AISI 4140 çeliklerinden üretilen hafif silah kapak bileşenlerinin yüzey özelliklerinin nitrokarbürizasyon yöntemi ile geliştirilmesi
Development of surface characteristics of light weapon slide components to be made of AISI 4140 steels with nitrocarburization
Yazar: YAVUZ KÖKSAL
Danışman: PROF. DR. GENÇAĞA PÜRÇEK
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Aşınma dayanımı = Wear resistance ; Difüzyon = Diffusion ; Nitrokarbonlama = Nitrocarburizing ; Yüzey sertleştirme = Surface hardening ; Çelik = Steel

Özet:
Bu çalışmada, hafif silahlarda ateşleme esnasında ve sonrasında meydana gelen sürtünme, aşınma, yorulma, aşırı ısınma ve korozyon gibi olumsuz etkilerin nitrokarbürizasyon işlemi ile miminize edilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda temel tabanca parçalarından biri olan AISI 4140 kapak parçası yüzey hazırlık işlemleri optimize edilerek nitrokarbürizasyon prosesi öncesi en iyi yüzey durumuna getirilmiştir. Deney numunelerine farklı sıcaklık ve süre parametrelerinden oluşan on iki farklı nitrokarbürizasyon işlemi uygulanmıştır. Sonrasında ise tüm deney numunelerinin korozyon dayanımı artırmak ve estetik bir görünüm kazandırmak için numunelere oksidasyon ve kumlama işlemleri uygulanmıştır. Numunelere uygulanan her yüzey işlem sonrasında yüzey pürüzlülüğü ölçümleri yapılmıştır. Nitrokarbürizasyon sonrası yüzey işlemleri de uygulandıktan sonra sertlik değeri ölçümü, metalografik incelemeler, aşınma testi, yüzey topografyası incelemeleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, kumlama en iyilemesi sonrası en kararlı ve homojen yüzey S70 çelik bilye ile kumlanan numunelerde elde edilmiştir. Bileşik tabaka kalınlığının sıcaklık ve süre ile birlikte arttığı, aşınma miktarının ise bileşik tabaka değeri arttıkça azaldığı görülmüştür. Difüzyon tabakasındaki artışın süre ve sıcaklık artışı ile doğru orantılı arttığı, fakat işlem süresi arttıkça kalınlık artış hızında düşüş meydana geldiği tespit edilmiştir. Difüzyon tabakasının belirli kalınlığa ulaştıktan sonra yavaş ilerlediği; sertliğin ise difüzyona bağlı olmaksızın arttığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, it is aimed to minimize the negative effects such as friction, wear, fatigue, overheating and corrosion that occur in weapons during and after firing by nitrocarburization process. In this context, the AISI 4140 slide piece, which is one of the basic gun parts, has been brought to the best surface condition before the nitrocarburization process by optimizing the surface preparation processes. Twelve different nitrocarburization processes consisting of different temperature and time parameters were applied to the test samples. Afterwards, oxidation and sandblasting processes were applied to all test samples to increase corrosion resistance and to give them an aesthetic appearance. Surface roughness measurements were made after each surface treatment applied to the samples. After applying the surface treatments after nitrocarburization, hardness value measurement, metallographic examinations, wear tests, surface topography examinations were carried out. According to the results obtained, the most stable and homogeneous surface after sandblasting optimization was obtained in the samples blasted with S70 steel shot. It was observed that the composite layer thickness increased with temperature and time, while the rate of wear decreased as the composite layer value increased. It was determined that increasing in the diffusion layer also increased in direct proportion with the increase in time and temperature, but as the treatment time increased, the thickness increment rate decreased. After reaching a certain thickness, the increment rate in the diffusion layer decreased slowly; It was also observed that the hardness increased regardless of the diffusion.