BOR YAYINIMIYLA YÜZEYİ SERTLEŞTİRİLMİŞ AISI 1030 VE AISI 1050 ÇELİKLERİNİN ABRAZİF AŞINMA DAYANIMLARININ İNCELENMESİ 1

Benzer belgeler
BORLANMIŞ AISI 1030 ÇELĐĞĐNĐN ABRAZĐF AŞINMA ÖZELLĐKLERĐ

ÜÇ FARKLI ÇELİĞE KATI BORLAMA İŞLEMİ YAPILMASININ İÇ YAPI VE SERTLİK ÜZERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ ÖZET ABSTRACT

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

TERMOKİMYASAL YÜZEY KAPLAMA (BORLAMA)

HORLAMANIN KAYNAK BÖLGESİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Borlama İşleminde Kullanılan Bor Tozu Tane Boyutunun Kaplama Tabakası Üzerine Etkisi

Borlama Süresinin Düşük Karbonlu Mikro Alaşımlı Çeliklerin Sertlik Değerleri Üzerine Etkisi

Küresel Grafitti Dökme Demirlerin Horlanması Boronization of Spherical Cast Iron

Düşük Karbonlu Çeliklerin Borlanmasında Nikel İçeriğinin Borür Tabakası Özelliklerine Etkileri

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MADEN İŞLETME LABORATUVARI. ( Bahar Dönemi) BÖHME AŞINMA DENEYİ

BORLANMIŞ VE SEMANTASYON YAPILMIŞ SAE 1020 YATAĞIN AŞINMA ÖZELLİKLERİ WEAR PROPERTIES OF BORONIZED AND CARBURED SAE 1020 BEARING

Ç l e i l k i l k e l r e e e Uyg u a l na n n n Yüz ü ey e y Ser Se tle l ş e t ş ir i me e İ şl ş e l m l r e i

MALZEME ANA BİLİM DALI Malzeme Laboratuvarı Deney Föyü. Deneyin Adı: Malzemelerde Sertlik Deneyi. Deneyin Tarihi:

3. MALZEME PROFİLLERİ (MATERİALS PROFİLES) 3.1. METAL VE ALAŞIMLAR. Karbon çelikleri (carbon steels)

SADE KARBONLU BİR ÇELİĞİN BORLAMA ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Ç 1035 Çeliğin Borlama Özelliklerinin İncelenmesi Examination of Boronizing Properties of the Ç1035 Steel

THE PRODUCTION OF AA5049 ALLOY SHEETS BY TWIN ROLL CASTING

Metalografi Nedir? Ne Amaçla Kullanılır?

AŞINDIRICI PARTİKÜL KARIŞIMLARININ Ti6Al4V ALAŞIMININ KATI PARTİKÜL EROZYON DAVRANIŞINA ETKİLERİ

Cam şekillendirme makinalarındaki aşınan parçalara uygulanan yüzey işlemlerinin performansa etkileri

6.WEEK BİYOMATERYALLER

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. Basınç Destekli Hacim Yanma Sentezi Yöntemi ile Elde Edilen FeAl ve TiAl Kaplamalar

BORON 1 (1), 15-19, 2016 JOURNAL OF BORON. Journal homepage:

Difüzyon (Atomsal Yayınım)

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 2 s Mayıs 2004

Bortemperlenmiş AISI 1040 Çeliğinin Yüzey Özelliklerinin ve Aşınma Davranışlarının İncelenmesi

SEMENTE EDİLMİŞ 8620 KALİTE ÇELİĞİN ÖZELLİKLERİNE SIFIRALTI İŞLEMİN ETKİSİ

Yüzey Sertleştirme 1

BORLAMA VE BİLYALI DÖVMENİN DEMİR ESASLI T/M MALZEMELERDE MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ

MMT440 Çeliklerin Isıl İşlemi 2 Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik

Konu: Yüksek Hassasiyetli Yağ Keçelerinin Takviye Bilezik Kalıplarının Üretiminde Kullanılan Takım Çelikleri ve Üretim Prosesleri

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Sertleştirilmiş AISI 51B60H Borlu Çeliğinin Abrazif Aşınma Davranışı. Abrasive Wear Behaviour of Hardened AISI 51B60H Boron Steel

Küresel Grafitli Dökme Demirlere Uygulanan Farklı Isıl İşlemlerin Mekanik Özelliklerine Etkisi

PLAZMA BORLAMANIN KESICI TAKIMLARIN MIKROSERTLIĞI ÜZERINDEKI ETKISI

BOR KARBÜR KAPLANMIŞ AISI 8620 VE HARDOX 400 ÇELİKLERİNİN ABRASİV AŞINMA DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ. Mehmet TABUR

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Çimento Fabrikalarında Aşınma Problemleri ve Koruyucu Malzemeler

Isıl işlem, katı haldeki metal ve alaşımlarına belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine uygulanan

PÜSKÜRTME ŞEKİLLENDİRME (SPRAY FORMING / SPRAY DEPOSITION)

Malzemelerin Yüzey İşlemi MEM4043 / bahar

KAPLAMA TEKNİKLERİ DERS NOTLARI

KUTU VE PLAZMA PASTA BORLANMIŞ 21NiCrMo2 ÇELİĞİNİN YÜZEY KAREKTERİZASYONU

Investigation of the Kinetics of Borided AISI 420 and AISI 5140 Steels

Doğalgaz Çelik Şebekelerinde Kumlama ve Boyama Prosesi. Hazırlayan: Adnan ERDOĞAN, Bakım Mühendisi Tarih: Yer: Bursa

ÖZGEÇMİŞ. Öğrenim Durumu :

Bartın Üniversitesi Mühendislik ve Teknoloji Bilimleri Dergisi

ÜRÜN KATALOĞU BM TEKNİK

makale Salih Uğur BAYÇA*, Salim ŞAHĐN ** BORLAMA GĐRĐŞ

Ç8620 Ç4140. ÖLÇÜLEN SERTLİK DEĞERİ (HRc) ÖLÇÜLEN SERTLİK DEĞERİ (HRc) SERTLEŞTİRİLMİŞ UÇTAN MESAFE (mm) Ç1050 Ç1040. ÖLÇÜLEN SERTLİK DEĞERİ (HRc)

BÖLÜM I YÜZEY TEKNİKLERİ

Şekil 1. Elektrolitik parlatma işleminin şematik gösterimi

SICAK İŞ TAKIM ÇELİKLERİ B İ R K A L İ T E M A R K A S I

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi

PLAZMA NİTRÜRLENMİŞ AZ ALAŞIMLI BİR ÇELİĞİN AŞINMA DAVRANIŞININ İNCELENMESİ (INVESTIGATION OF WEAR BEHAVIOR OF A PLASMA NITRIDED LOW ALLOY STEEL)

KOMPOZİTLER Sakarya Üniversitesi İnşaat Mühendisliği

15B35H BORLU ÇELİĞİNİN KURU KAYMA KOŞULLARINDA SÜRTÜNME VE AŞINMA DAVRANIŞININ İNCELENMESİ. Ümit ER

Cu ALAŞIMI YÜZEYİNE KAPLANAN ZrO 2 +Y 2 O 3 /Al 2 O 3 TABAKALARIN MİKROYAPI VE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜ

SÜPER ALAŞIMLAR Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

environment whose surfaces are hardened with boron will have longer wear lives, which therefore points to the role of boron.

SENTETİK Fe-16Mn ALAŞIMININ BORLANMASI. BORONIZING OF SYNTHETIC Fe-16Mn ALLOY

Kobalt Esaslı Elektrotlarla Kaplanan Malzemelerin İç Yapı ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

İki malzeme orijinal malzemelerden elde edilemeyen bir özellik kombinasyonunu elde etmek için birleştirilerek kompozitler üretilir.

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

BAZI ALAŞIMLI ÇELİKLERİN YÜKSEK SICAKLIK AŞINMA DAVRANIŞINA BORLAMA İŞLEMİNİN ETKİSİ YÜKSEK LİSANS TEZİ. Emre Dilektaşlı

Düşük Sıcaklık Plazma Nitrürleme (Nitrasyon) Uygulamaları

BORLANMIŞ AISI 4140 ÇELİĞİNDE BOR KATMAN KALINLIĞININ ABRASİF AŞINMA DAVRANIŞINA ETKİSİ

DENEYİN ADI: Jominy uçtan su verme ile sertleşebilirlik. AMACI: Çeliklerin sertleşme kabiliyetinin belirlenmesi.

Faz dönüşümleri: mikroyapı oluşumu, faz dönüşüm kinetiği

PLAZMA TRANSFER ARK YÖNTEMİYLE FeCr/FeCr+C TOZUNUN DÜŞÜK KARBONLU ÇELİK YÜZEYİNE ALAŞIMLANMASI. Serkan ÖZEL, Bülent KURT, İlyas SOMUNKIRAN

FARKLI ÇELİKLERE UYGULANAN DEĞİŞEN ISITMA HIZLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

GAZ KARIŞIMLARININ İYON NİTRÜRLEME ÜZERİNE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI (THE INVESTIGATION OF THE EFFECT OF GAS MIXTURES ON ION NITRIDING)

MIG-MAG KAYNAK METODUNDA KULLANILAN KAYNAK ELEKTROTLARI VE ELEKTROT SEÇİMİ

Bölüm 11: Uygulamalar ve Metal Alaşımların İşlenmesi

İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi Journal of Advanced Technology Sciences ISSN:

KAPLAMA TEKNİKLERİ DERS NOTLARI

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 4 Sayı: 2 sh Mayıs (WEAR RESISTANCE OF POLIESTER- Al 2 O 3 COMPOSITES)

Yüzey Pürüzlülüğü Ölçüm Deneyi

BORLANMIŞ AISI 1020 ÇELİĞİNİN EROZİV AŞINMA DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

SinterlenmişKarbürler. Co bağlayıcı ~ Mpa Sertlikliğini 1100 ⁰C ye kadar muhafaza eder Kesme hızları hız çeliklerine nazaran 5 kat fazladır.

TAKIM ÇELİKLERİ İÇİN UYGULANAN EROZYON İŞLEMLERİ

İKİZ MERDANELİ SÜREKLİ DÖKÜM TEKNİĞİ İLE AA5754 MALZEME ÜRETİMİ. Koray TURBALIOĞLU

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

DOĞAL KURŞUN METALİK KURŞUN PLAKALAR

Abdulkadir ÜÇKARDEŞLER YÜKSEK LİSANS TEZİ METAL EĞİTİMİ ANABİLİM DALI GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ OCAK 2013 ANKARA

s 0.01 ), borkarbur (B 4

Erimiş Boraks Banyosunda Karbürleme İşlemi Carbide coating in molten borax bath

ELKTRİK AMAÇLI ALUMİNYUM KULLANIMI

formülü zamanı da içerdiği zaman alttaki gibi değişecektir.


ODE R-FLEX PRM/STD LEVHA

Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 1

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK-MİMARLIK FAKÜLTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ADANA

ALEVLE ISIL PÜSKÜRTME UYGULANARAK Ç 1050 (C45 E) ÇELİĞİNİN ABRAZİF + EROZİF AŞINMA DAVRANIŞININ İYİLEŞTİRİLMESİ

MİKRO ARK OKSİDASYON TEKNİĞİ

STATİK LABORATUVARI Yöntem Akredite Durumu Birim Fiyat Deney Süresi TS EN ISO :2011. Basma deneyi TS 206: TL / Numune 1 gün

Çift Fazlı Paslanmaz Çeliklerde Yaşlandırma Koşullarının Mikroyapı Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

ÖĞRENME FAALİYETİ 1 ÖĞRENME FAALİYETİ TOZALTI KAYNAĞI

CuSn10 YATAK MALZEMESİNİN TRİBOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Transkript:

Osmangazi Üniversitesi Müh.Mim.Fak.Dergisi C.XVII, S.1, 2004 Eng.&Arch.Fac.Osmangazi University, Vol.XVII, No: 1, 2004 BOR YAYINIMIYLA YÜZEYİ SERTLEŞTİRİLMİŞ AISI 1030 VE AISI 1050 ÇELİKLERİNİN ABRAZİF AŞINMA DAYANIMLARININ İNCELENMESİ 1 Ümit ER 1, Bilal PAR 2 ÖZET: Bu çalışmada AISI 1030 ve 1050 sade karbon çeliklerine 950 C sıcaklıkta 2, 4 ve 6 saat sürelerde katı ortamda toz borlama tekniği ile yüzey sertleştirme işlemi uygulanmıştır. Elde edilen numuneler aynı çeliklerin işlemsiz halleriyle abrazif aşınma dayanımları açısından laboratuvar ortamında incelenmiştir. Çalışmada, elde edilen borlu tabakaların kalınlıkları ve yüzey sertlik değerleri de ölçülmüştür. yla AISI 1030 ve 1050 çeliklerinin işlemsiz hallerine göre yüzey sertliklerinde ve abrazif aşınma dayanımlarında oldukça yüksek oranda artışlar elde edilmiştir. ANAHTAR KELİMELER:, abrazif aşınma THE INVESTIGATION ON ABRASIVE WEAR RESISTANCE OF SURFACE HARDENED AISI 1030 AND AISI 1050 STEELS BY BORONIZING ABSTRACT: In this study, the abrasive wear resistance of surface hardened AISI 1030 and 1050 plain carbon steel specimens by pack boronizing method at 950 C for 2, 4 and 6 hours are investigated. The specimens hardened by boronizing and the untreated specimens made of the same kind of steels are experimentally compared in laboratory conditions. The surface hardness values and the observed boride layer thickness are measured. At the end of the study we observed that surface hardness and abrasive wear resistance of boronized AISI 1030 and 1050 steels are much better than the untreated ones. KEYWORDS: Boronizing, abrasive wear 1,2 Osmangazi Üniversitesi,Müh.Mim.Fak.,Mak.Müh.Böl.,26480BatıMeşelik,ESKİŞEHİR

I. GİRİŞ Yüzlerce farklı kullanım alanına sahip olan bor ve bor türevi ürünlerin endüstriyel anlamda yeni sayılabilecek uygulama alanlarından biri de çeliklerde bir tür yüzey sertleştirme yöntemi olarak kullanımlarıdır. adı verilen bu yöntem ilk kez 1895 yılında Moissan tarafından gerçekleştirilmiştir. nın kendisine endüstriyel kullanım alanları bulabilen bir yüzey sertleştirme işlemi olması ise, ancak 1970 li yıllarda olmuştur [1-2-3]. Bu yöntemle yüzey sertleştirme, gelişmiş ülkelerde sıklıkla kullanılmasına rağmen, dünyadaki bilinen bor madeni rezervlerinin % 63 üne sahip olan ülkemizde henüz yeterince tanınmamakta ve yeterince uygulanmamaktadır [4]. Bor verici ortamda bulunan bor atomlarının yüksek sıcaklıklarda, genelde demir esaslı malzemelere belirli sürelerde etki ettirilerek, yayındırılmasıyla gerçekleştirilen borlama sonunda; malzeme yüzeyinde çok sert, aşınma ve korozyon dirençli ve düşük sürtünme katsayılı bir tabakanın elde edilmesi mümkün olmaktadır. Uygulandığı malzemeye kazandırdığı aşınma dayanımı ile öne çıkan, böylelikle ekonomik anlamda da çok önemli bir tasarruf sağlatabilen borlama işlemi, diğer termo-kimyasal yüzey yayınım işlemlerine göre pek çok açıdan üstünlük de sağlamaktadır [1-2-3]. ; alaşımsız ve alaşımlı çeliklere, dökme demirlere, demir dışı metal ve alaşımlarına (Ni, Co, Mo, Ti), bu alaşımların toz metalurjisi yöntemiyle üretilen tozlarına, bazı süper alaşımlar ile sermetler gibi birçok malzeme grubuna uygulanabilir [5]. İşlem şartları ana malzemeye bağlı olsa da genellikle 800 1050 C sıcaklıklar ve 1 8 saat arası değişen sürelerde uygulanır [6-7]. II. BORLAMA VE BORLAMA YÖNTEMLERİ, metal iş parçası yüzeyine bor atomlarının yayındırılarak sert borür tabakalarının oluşmasının sağlandığı bir termokimyasal yüzey sertleştirme işlemidir [2-5-6]. Katı, sıvı, gaz ve plazma ortamlarda yapılabilir. işlemiyle elde edilen oldukça sert, yüksek korozyon ve aşınma dayanımlı borür tabaka veya tabakalar, ısıl enerji yardımıyla iş parçası yüzeyindeki metalik latislere bor atomlarının yayındırılması ve burada esas malzeme atomlarıyla birlikte uygun borürlerin oluşturulmasıyla sağlanır.

Eğer demir bazlı malzemeler borlanıyorsa, demir borürler elde edilir [7]. işlemi, yüksek sıcaklık etkisi altında, bor atomu kaynağı ile malzeme yüzeyi arasında oluşan kimyasal ve elektrokimyasal reaksiyonlara dayanmaktadır. İşlem, sabit sıcaklıkta veya termal çevrimli olarak uygulanabilmektedir [3]. Tüm yüzey özelliklerini iyileştirme yöntemlerinde olduğu gibi borlamada da işlem öncesi yapılması gereken bazı ön hazırlıklar söz konusudur. İşlemden önce iş parçasının üzerinde -varsa- bulunan yağ film tabakasının ve kesme sıvılarının tam anlamıyla temizlenmesi gerekmektedir. İşlemin uygulanacağı yüzeyde paslanma varsa tel fırça ile parçanın temizlenmesi zorunludur. Parça yüzeyinin düzgünlüğünün borlama kalitesine etkisi olduğundan; yüzeyler, mümkün olduğunca düzgün hale getirilerek parçalara işleme tabi tutulmalıdır. sonucu, parçaların boyutlarında, elde edilen bor tabakası kalınlığının % 20-30 u oranında bir büyüme olduğundan, borlanacak işlem parçasında bu durum göz önünde bulundurularak ilk ölçülendirilme yapılmalıdır [2]. Tüm borlama yöntemlerinin birbirlerine göre bazı avantaj ve dezavantajları vardır. Günümüz endüstrisinde en çok kabul görmüş ve kendine daha geniş uygulama alanı bulmuş olan yöntem ise, pratik ve ekonomik oluşu nedenleriyle, katı ortamda borlama yöntemi olmuştur. II.I. Katı Ortamda Katı ortamda toz bor vericilerle yapılan borlama yani kutu borlama işlemi, kutu karburizasyonuna benzer [3-6]. Borlanan malzemeye ve elde edilmek istenen bor tabakası kalınlığına bağlı olarak genellikle 800 1050 C sıcaklık aralığında, bir saat ve daha uzun sürelerde işlem gerçekleştirilir [2]. Toz bor verici karışımlar; bor verici bileşikler (Bor karbür, saf bor, vb.), alkali metaller, aktivatörler ve dolgu maddelerinin belirli oranlarda karıştırılması ile elde edilir [3]. Buradaki karışım oranları ve tozların tanecik büyüklüğü işlem uygulanacak malzemeye göre değişmektedir. toz karışımları, işlem uygulanacak malzemenin şekline uygun imal edilmiş ısıl dirençli çelik kutularda, parçanın etrafını en az 1 cm kalınlıkta kaplayacak biçimde

doldurulur. Kutunun üstü sızdırmaz bir kapakla kapatılıp işlem normal atmosferde yapılabilir; ya da işlem, kutunun veya fırının içinin koruyucu gaz atmosferiyle korunduğu ortamlarda yapılabilir. Borlanmış parçaların üzerindeki karışım kalıntıları tel fırça yardımıyla kolayca kaldırılabilir. Toz karışımlarla kısmi borlama da yapılabilir [1]. Bu yöntemin avantajları; işlem basitliği, oldukça düzgün yüzeylerin elde edilmesi, gerekli ekipmanların kolay bulunabilmesi ve ucuz olmaları, toz bileşimin kolayca değiştirilebilir olması ve işlem sonu parça yüzeyinin kolay temizlenebilmesidir [3-8]. Bu yöntemin yaygın olarak kullanılmasının nedeni avantajlarının diğer borlama yöntemlerinin avantajlarına göre daha çok olmasıdır. Dezavantajları ise işlem parametrelerinin kontrol yeteneğinin kötü olması, otomasyonun mümkün olmaması ve atık ürünlerinin çevreye zararlı olmasıdır [5]. Katı ortamda toz bor verici karışımlardan başka pasta borlama bileşikleriyle de borlama yapılabilmektedir. Bu durumda cam suyu ve gliserin gibi maddeler bağlayıcı olarak kullanılır [3]. Kısmi borlama uygulamalarına pasta borlayıcılar daha uygundur. İş parçasının borlanacak bölgelerine pasta bir veya daha çok kez sürülebilir. İşlem öncesi pasta sürülmüş kısmın tam olarak kurutulması gereklidir. Pasta borlamasında koruyucu gaz atmosferi olması zorunludur. İşlem sonunda kalıntılar kolaylıkla temizlenebilir [2]. III. BORLU TABAKALARIN GENEL ÖZELLİKLERİ Borlu tabaka veya tabakaların özelliklerini; malzeme bileşimi, borlama ortamındaki bor atomlarının kimyasal aktiviteleri, borlama işlem sıcaklığı ve süresi, ilave ısıl işlemler ve seçilen borlama yöntemi etkiler [9]. Eğer demir bazlı veya çelik bir malzeme borlanıyorsa, iki fazlı (FeB+Fe 2 B) veya tek fazlı (FeB veya Fe 2 B) demir borür tabakaları malzeme yüzeyinde elde edilir [10]. İki fazlı demir borürler, ortamda aşırı bor atomu varsa veya malzeme yüksek alaşımlı bir malzeme ise meydana gelmektedir. Termal uzama katsayıları farklı olduğundan bu iki fazın aynı anda bulunması istenmez. Ana malzeme ile borür tabaka arayüzeyinde morfolojik incelemeler yapıldığındaysa iki farklı tip yapı gözlenir. Birincisi, sade karbonlu ve az alaşımlı çeliklerde görülen testere dişi tipindeki girintili çıkıntılı arayüzey formu, ikincisi de yüksek karbonlu ve yüksek

alaşımlı çeliklerde gözlenen daha düz formdaki arayüzey tipidir. Testere dişli tip veya dişli tip yapı göreceli olarak daha düzgün olan arayüzeye göre mekanik özellikler açısından daha iyi sonuçlar sergiler. Bunun da nedeni, testere dişi şeklindeki sınır yapının borür tabakanın ana malzemeye çok daha iyi tutunmasını sağlamasıdır [2-11]. Demir borür tabaka yapıları incelendiğinde, iki fazlı demir borür tabakalarına karşı tek Fe 2 B fazına sahip testere dişi görünümündeki tabakalar, endüstriyel uygulamalarda daha düşük kırılganlık gösterdiğinden tercih edilir [6-12]. sonucu elde edilen en büyük kazanç sertliktir. ile karbon çeliklerinde 1800 2000 HV, alaşımlı çeliklerde 2500 2800 HV ve yüksek hız çeliklerinde 2800 3300 HV lik yüzey sertlikleri elde edilebilir. Ticari çeliklerde elde edilebilen 1800 2000 HV lik sertlik değerleri, yaklaşık olarak korundumun (Al 2 O 3 ) sertlik değerine eşittir [3]. Kaymalı sürtünmelerde açığa çıkan ısı, karburizasyonla sertleştirilmiş tabakanın sertliğinin azalmasına böylece de aşınmaya uygun hale gelmesine neden olurken borlu tabakalarda böyle bir sorun yaşanmaz. Çünkü, bor yayınımı ile ulaşılan 1400 2000 HV lik yüksek sertlik değerleri ve yapı formu, 900 1000 C lerde bile kaybolmamaktadır ve bu özellik yüzey yayınım işlemleri içinde sadece borlamaya ait bir özelliktir [11-13]. Ayrıca borun oksijene karşı ilgisi fazla olduğundan yüzeyde koruyucu ince bir oksit film tabakası oluşmakta ve bu oksit film tabakası yüzeyde katı yağlayıcı vazifesi görüp, sürtünmeli aşınma sırasında metal metal temasını geciktirerek sürtünme katsayısını düşürmekte ve yüzeylerin birbirine kaynamasını engellemektedir [14]. yla Wolfram karbürün sertliğine eşdeğer bir sertlik ve teflonunkine (PTFE) yakın sürtünme katsayıları elde edilir [3]. Relatif aşınma direnci yalnız sertliğe bağlı değil aynı zamanda gevreklik gibi bazı fiziksel ve mekanik özelliklere de bağlıdır [15]. Bu yüzden borlu tabakaların aşınma davranışlarının, kullanılacakları düşünülen yerlerde incelenmesi ve ön denemelere göre karar verilmesi, çok sert fakat aynı zamanda kırılgan olan bu tip yapılar için önemlidir.

IV. MATERYAL VE METOD IV.I. Materyal Bu çalışmada, borlanmış sade karbonlu AISI 1030 ve 1050 çeliklerinin işlemsiz hallerine göre yüzey sertlik ve abrazif aşınma dayanımlarında oluşan değişimler incelenmiştir. Denemeye alınan çeliklerin Eskişehir KOSGEB laboratuvarlarında belirlenen kimyasal bileşimleri Çizelge 1 de verilmiştir. Çizelge 1. Deney malzemelerinin % ağırlık cinsinden kimyasal bileşimleri Malzeme C Si Mn P S Cr Mo Ni Al Sn Cu AISI 1030 0.308 0.222 0.747 0.013 0.017 0.250 0.050 0.288 0.014 0.008 0.252 AISI 1050 0.492 0.221 0.718 0.011 0.010 0.149 0.054 0.125 0.021 0.012 0.261 Aşınma test cihazının şekil ve boyutlarına uygun olarak deney numuneleri (her bir şart için 3 er tane) hazırlanmıştır. işleminden önce numunelerin yüzeyleri sırasıyla 400, 800 ve 1200 meshlik SiC lü sulu zımpara kağıtlarıyla zımparalanmış ve sonra alkolle temizlenip kurulanmışlardır. Aşınma deneylerinde Plint TE53 marka aşınma test cihazı kullanılmıştır. Aşınma test cihazının şematik şekli Şekil 1 de görülmektedir. Aşınma deneyleri normal oda sıcaklığı ve nem miktarına sahip laboratuvar ortamında yapılmıştır. Aşındırıcı karşıt cisim olarak alüminyum oksitli (Al 2 O 3 ) 500 gritlik zımpara kağıtları kullanılmıştır. Cihazın aşındırıcı metal diski, çift taraflı yapışkan bant kullanılarak zımpara kağıtlarıyla kaplanmış ve her numune için yeni bir zımpara kağıdı kullanılmıştır. Aşındırma işleminden sonra numunelerin ağırlıklarında ortaya çıkan değişimlerin ölçümü Precisa 125A markalı, 10-4 gr hassasiyetli terazi ile yapılmıştır. Aşınma deneyleri tamamlandıktan sonra aşındırılan numuneler, sertleştirilmiş örneklere uygun kesme diski kullanılarak düşük kesme hızında kesilmiş ve Struers marka Labopress-3 model sıcak kalıplama cihazıyla kalıba alınmıştır. Metalografik yöntemlere uygun olarak zımparalanıp parlatılan numuneler % 2 lik nitalle dağlandıktan sonra borür tabakaların mikro yapıları Olympus PMG3 marka optik mikroskopla incelenmiştir. Borlu tabakaların kalınlıklarının ölçümü optik mikroskoba monte edilebilen cihazın kendi optik mikrometresi yardımıyla ölçülmüştür. Yüzey sertlikleri

ölçümü Shimadzu HMV-2000 mikrosertlik ölçüm cihazıyla gerçekleştirilmiştir. Yüzey sertliklerinin ölçümünde 50 gr yük, 20 sn süre ile uygulanmıştır. numune Aşındırıcı disk Şekil 1. Aşınma test düzeneğinin şematik gösterimi. IV.II. Metod işlemi, katı ortamda Ekabor 2 toz bor verici karışımıyla ısıl dirençli çelik kutular içerisinde 950 C sıcaklık ve 2, 4, 6 saat işlem sürelerinde gerçekleştirilmiştir. İşlem sıcaklığında gerekli süre bekletilen kutu fırından çıkartılmış ve üzerine su dökülerek soğutulmuştur. Soğuyan kutunun içinden numuneler çıkartılıp temizlenerek incelemelere hazır hale getirilmişlerdir. Aşınma deneylerinde aşındırıcı zımpara kağıdı kaplı disk ile numune yüzeyi arasındaki temas, 42 N sabit yük ile sağlanmıştır. 42 N yük aşınma test cihazının minimum yüküdür. Tüm aşınma deneylerinde diskin dönme hızı 100 devir/dakika seçilmiş ve aşınmayla oluşan ağırlık kayıpları 250, 500, 1000, 1500, 2000 ve 2500 tur sonunda ölçülmüştür. Aşınma deneyleri 3 er kez tekrarlanmış ve aritmetik ortalamaları alınarak değerlendirilmiştir. Her numunenin ilk ağırlıkları birbirinden farklı olduğundan aynı cins malzeme türü içinde karşılaştırmanın daha kolay yapılabilmesi için ağırlık kayıpları, ilk ağırlığa göre her tur sonundaki yüzde ağırlık kaybı cinsinden tanımlanmıştır. Borür tabakalarının yüzey sertlik değerleri borlu tabaka alanlarının ortasından yapılan 10 ar ölçümle belirlenmiştir. Borür tabakaların kalınlıklarıysa, net görülen uzun 10 adet dişin uzunluklarının ortalaması alınarak tek bir değer cinsinden belirlenmiştir.

V. DENEY SONUÇLARI VE İRDELENMESİ AISI 1030 ve 1050 çeliklerinin işlemsiz ve 950 C de 2, 4, 6 saat borlanmış numunelerinde ölçülen minimum ve maksimum yüzey sertlik değerleri Çizelge 2 de ve borlama sonucu elde edilen borlu tabaka kalınlığı ortalamaları Çizelge 3 de verilmiştir. Şekil 2 de 950 C de 6 saat borlama işlemi sonucu elde edilen borlu tabakaların mikroyapı fotoğrafları görülmektedir. Çizelge 2 incelendiğinde borlama sonucu malzemelerin yüzey sertlik değerlerinin işlemsiz hallerine göre yaklaşık 8 10 kat arttığı görülmektedir. Ortalama borlu tabaka kalınlıkları incelendiğinde ise aynı malzeme için artan işlem süresinin tabaka kalınlığının düzenli olarak artmasına neden olduğu gözlenmiştir. İncelemeye alınan sade karbonlu çelik malzemelerde artan karbon miktarının elde edilen borür tabaka kalınlıklarını belirgin bir şekilde azalttığı buna karşılık yüzey sertlik değerlerinde ise az da olsa artışa neden olduğu tespit edilmiştir. Çizelge 2. Ölçülen minimum ve maksimum yüzey sertlik değerleri (HV 0.05 ) İşlem şartları Malzeme İşlemsiz 950 C 2 saat 950 C 4 saat 950 C 6 saat AISI 1030 153-170 1298-1648 1211-1523 1504-1716 AISI 1050 225-235 1224-1693 1362-1839 1314-1892 Çizelge 3. Ortalama borlu tabaka kalınlıkları (µm) İşlem şartları Malzeme 950 C 2 saat 950 C 4 saat 950 C 6 saat AISI 1030 73.80 82.30 118.20 AISI 1050 68.20 75.15 108.70 Abrazif aşınma deneylerinde bulunan ağırlık kayıp yüzdelerinin ardışık toplamları AISI 1030 malzemesi için Çizelge 4 de ve AISI 1050 malzemesi için Çizelge 5 de verilmiştir. Şekil 3 de her iki malzemenin abrazif aşınma deneyleri sonunda bulunan ağırlık kayıp yüzdelerinin karşılaştırıldığı grafik görülmektedir.

Çizelge 4. Al 2 O 3-500 grit aşındırıcı karşısında işlemsiz ve 950 C de 2, 4 ve 6 saat borlanmış AISI 1030 numunelerin ağırlık kayıp yüzdelerinin ardışık toplamları Malzeme İlk ağırlığa göre her tur sonundaki ağırlık kayıp yüzdeleri (x 10-3 ) AISI 1030 250 tur 500 tur 1000 tur 1500 tur 2000 tur 2500 tur İşlemsiz 245.33 321.99 395.59 474.56 540.49 612.56 950 C-2 s 36.05 44.49 53.70 60.60 65.21 69.81 950 C-4 s 24.41 36.62 48.83 53.41 58.75 64.86 950 C-6 s 37.71 43.87 47.72 53.11 59.26 63.88 Çizelge 5. Al 2 O 3-500 grit aşındırıcı karşısında işlemsiz ve 950 C de 2, 4 ve 6 saat borlanmış AISI 1050 numunelerin ağırlık kayıp yüzdelerinin ardışık toplamları Malzeme İlk ağırlığa göre her tur sonundaki ağırlık kayıp yüzdeleri (x 10-3 ) AISI 1050 250 tur 500 tur 1000 tur 1500 tur 2000 tur 2500 tur İşlemsiz 164.08 252.31 359.12 434.97 518.55 557.25 950 C-2 s 33.95 43.99 51.70 56.34 60.97 66.37 950 C-4 s 26.19 36.20 46.58 53.14 57.75 65.07 950 C-6 s 38.33 42.17 47.54 52.14 56.74 62.11 (a) (b) Şekil 2. 950 C de 6 saat borlanmış (a) AISI 1030 (b) AISI 1050 mikroyapı fotoğrafları.

2500 tur sonu ağırlık kayıp yüzdeleri (x10-3 ) 700 600 500 400 300 200 100 AISI 1030 AISI 1050 0 işlemsiz 2 saat borlama 4 saat borlama 6 saat borlama Şekil 3. AISI 1030 ve 1050 malzemelerinin abrazif aşınma deneyleri sonunda bulunan ağırlık kayıp yüzdelerinin karşılaştırılması. Sade karbonlu çelik numunelerle (AISI 1030 ve 1050) yapılan abrazif aşınma deney sonuçları incelendiğinde borlanmış çeliklerin alüminyum oksit aşındırıcısına karşı çok büyük oranlarda abrazif aşınma dayanımı kazanmış oldukları belirlenmiştir. Bu malzemelerin işlemsiz hallerinin aşınma davranışları incelendiğinde artan karbon miktarıyla artan yüzey sertliğinin abrazif aşınma dayanımını olumlu yönde etkilediği gözlenmiştir. Çizelge 4 ele alındığında, AISI 1030 çeliğinde; 2, 4 ve 6 saatlik süreler sonunda, borlanmış numunelerin işlemsiz numunelere göre Al 2 O 3-500 grit aşındırıcı karşısında 8.77, 9.44, 9.58 kat ve Çizelge 5 ele alındığında, AISI 1050 çeliğinde aynı süreler borlanmış numunelerin işlemsizlere göre Al 2 O 3-500 grit aşındırıcı karşısında 8.39, 8.56 ve 8.97 kat daha az aşındıkları tespit edilmiştir. Aynı malzemede artan borlama işlem süresiyle, artan borlu tabaka kalınlığı aşınmanın azalmasına neden olurken; farklı karbon miktarına sahip iki malzeme karşılaştırıldığında elde edilen borür tabakaların yaklaşık aynı aşınma davranışını sergiledikleri gözlenmiştir. Bu da, borlanmış sade karbonlu çeliklerin abrazif aşınma dayanımında kullanılan altlık malzemesinin karbon oranının ne derece önemli olup olmadığının belirlenmesi için araştırmaların farklı karbon miktarları içeren malzemelerle genişletilmesi gerekliliğini ortaya koymaktadır.

KAYNAKLAR [1] A.G.von Matuschka, Boronizing, Carl Hanser Verlag, München Wien, 1980. [2] H.J. Hunger and G. Trute, Boronizing to Produce Wear-Resistant Surface Layers, Heat Treatment of Metals, Vol.2, pp. 31-39, 1994. [3] A. Özsoy, Çeliğin Borlanmasında Borür Tabakası, Geçiş Zonu ve Ana Matriksin Özelliklerinin İyileştirilmesi, Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Eskişehir, 1991. [4] Anonim, Bor Dosyası, TMMOB Jeoloji Mühendisleri Odası Haber Bülteni, Cilt 1-2, ss. 6-25, 2001. [5] M. Karakan, A. Alsaran ve A. Çelik, Plazma, Mühendis ve Makine, Cilt 43, Sayı 512, ss. 51-54, 2002. [6] I.M. Hutchings, Surface Engineering in Tribology, Chapter 8, In: Tribology: Friction and Wear of Engineering Materials, Edward Arnold Pub., London, 1992. [7] W. Fichtl, N. Trausner and A.G.von Matuschka, Boronizing with Ekabor, Elektroschmelzwerk Kempten GmbH, 1987. [8] C. Meriç, S. Şahin and S.S. Yılmaz, Investigation of the Effect on Boride Layer of Powder Particle Size Used in Boronizing with Solid Boron-Yielding Substances, Materials Research Bulletin, Vol.35, pp. 2165-2172, 2000. [9] D.N. Tsipas and J. Rus, Boronizing of Alloy Steels, Journal of Materials Science Letters, Vol.6, pp. 118-120, 1987. [10] J. Subrahmanyam and K. Gopinath, Wear Studies on Boronized Mild Steel, Wear, Vol.95, pp. 287-292, 1984.

[11] T.S. Eyre, Effect of Boronising on Friction and Wear of Ferrous Metals, Wear, Vol.34, pp. 383-397, 1975. [12] J. Rus, C. Luis De Leal and D.N. Tsipas, Boronizing of 304 Steel, Journal of Materials Science Letters, Vol.4, pp. 558-560, 1985. [13] S.L. Evtifeev and A.S. Sin kovskii, Method of Improving the Heat Resistance of Parts Working Under Conditions of Discontinuous Lubrication, Metal Science and Heat Treatment (USSR), Vol.27, No.7-8, pp. 627-629, 1985. [14] F. Nair, M.B. Karamış ve A. Taşdemirci, Endüstriyel Uygulamalarda Borlanmış Çeliklerin Aşınma Davranışının İncelenmesi, 8. Denizli Malzeme Sempozyumu, 26-28 Nisan 2000, Denizli, Bildiri Kitabı, ss. 334-343. [15] E.V. Shadrichev and S.I. Rumyantsev, Wear Kinetics of a Two-Phase Boride Layer, Metal Science and Heat Treatment (USSR), Vol.24, No.7-8, pp. 495-498, 1982.