Eklemeli imalat ile üretilmiş 18Ni300 maraging çeliğinin yüzey özelliklerinin termokimyasal borlama yöntemiyle geliştirilmesi
Improvement of the surface properties by thermochemical boriding method of 18Ni300 maraging steel manufactured by additive manufacturing
Yazar: OĞUZHAN ÜNAL
Danışman: PROF. DR. MEHMET TARAKÇI
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Borlama = Boriding ; Yüzey özellikleri = Surface properties ; Çelik = Steel ; Üretim yöntemleri = Production methods

Özet:
Bu çalışmada eklemeli imalat ile üretilmiş 18Ni300 maraging çeliğinin kutu borlama davranışı araştırılmıştır. Altlık olarak 18Ni300 maraging çeliği borlama öncesi karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. 18Ni300 maraging çeliğinden elde edilen numunelere 800˚C, 900˚C ve 1000˚C sıcaklıklarda, 3, 6 ve 9 saat süre boyunca, Ekobor-II tozu kullanılarak kutu borlama işlemi uygulanmıştır. Borlama sonrasında elde edilen numuneler; XRD, Vickers miktosertlik ölçümü, SEM,  SEM-EDS teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. 18Ni300 maraging çeliği yüzeyinde oluşan borür tabakanın üç bölgeden oluştuğu görülmüştür; FeB fazı, Fe2B fazı, çökeltilerin bulunduğu difüzyon tabakası (geçiş bölgesi). Bu üç bölgenin de kalınlıklarının artan borlama sıcaklığı ve süresi ile arttığı belirlenmiştir. Borlama sıcaklığı ve süresi arttıkça porozite miktarının, çökeltilerin miktarının ve boyutunun arttığı, borür bölgesinde görülen fazların yapısının düz bir yapıdan dişli bir yapıya dönüştüğü gözlemlenmiştir. Ayrıca sıcaklık artışı ile yapıdaki çatlak miktarı artarken, zamanla bu çatlakların boyutlarının arttığı gözlemlenmiştir. Kaplama alanının yüzeyindeki çökeltilerin Si ve Ni bakımından zengin olduğu görülmüştür. Ayrıca bu çökeltilerde Fe, Ni, Co, Mo ve Ti gibi elementlerin varlığı tespit edilmiştir. Ortalama mikrosertlik değerleri artan borlama sıcaklığı ve süresi ile artarken, mikrosertlik değerlerinin yüzeyden altlığa doğru azaldığı belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, box boriding behavior of 18Ni300 maraging steel that produced by additive manufacturing was investigated. The characterization of 18Ni300 maraging steel was carried out before boriding. The samples were borided using Ekobor-II powder at 800˚C, 900˚C and 1000˚C for 3, 6 and 9 hours. The samples were characterized using XRD, Vickers microhardness measurement, SEM, SEM-EDS techniques after boriding. It has been observed that the boride layer formed on the surface of 18Ni300 maraging steel consists of three regions; FeB phase, Fe2B phase, diffusion layer (transition zone) with precipitates. It was determined that the all of these three regions thicknesses increased with increasing temperature and time. It has been observed that as the boriding temperature and time increase, the amount of porosity, the amount and size of the precipitates are increased, the structure of the phases seen in the boride region changes from a flat structure to a toothed structure. It was observed that while the amount of cracks in the structure increased with the increase in temperature, the size of these cracks increased over time. It was observed that the precipitates on the surface of the coating area were rich in Si and Ni. Presence of elements such as Fe, Ni, Co, Mo and Ti were detected in these precipitates. It was determined that while the average microhardness values increased with increasing boriding temperature and time. Microhardness values decreased from the suface to the substrate.