Katı ortamda borlanmış AISI 1030 çeliğinde işlem parametrelerinin yüzey ve aşınma özelliklerine etkisi
The effect of treatment parameters on surface and wear properties of boronized AISI 1030 steel by pack method
Yazar: ÖMÜR AKBAYIR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. OSMAN NURİ ÇELİK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
IVÖZETBu çalışmada, katı ortamda borlanmış AISI 1030 çeliğinde ısıl işlemparametrelerinin yüzey ve aşınma özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Borlanmışnumuneler; mikroyapı, mikrosertlik ölçümleri, tabaka kalınlığı ölçümleri, borlamatabakasının büyüme kinetiği ve abrazif aşınma deneyleri ile karakterize edilmiştir. Kutuborlama yöntemi ile yüzeyi sertleştirilmiş AISI 1030 çelik numunelerin abrazif aşınmadirenci incelenmişdir. Tabakanın büyüme kinetiği, işlem sıcaklığı ve süresine bağlıolan tabaka kalınlığının ölçülmesi ile analiz edilmiştir. Borlama deneyleri 900ºC,950ºC, 1000ºC ve 1050ºC'de 2, 4 ve 6 saat sürelerde, EKaborÂ®2 tozunda yapılmıştır.Borür tabakası fazlarının (FeB + Fe2B) varlığı mikroyapı analizleriyle tespit edilmiştir.Borlanmış numunelerin sertliği yüzeyden içeriye doğru ilerledikçe azalmaktadır. şlemsıcaklığına ve borlama süresine bağlı olarak, borür tabakasının kalınlığı 80,6 m ile340,9 m arasında değişmektedir. Borlama süresinin uzaması, yüzey tabakasınınkalınlaşması ile sonuçlanmaktadır. Yapılan kinetik çalışmaları sonucu; aktivasyonenerjisi (Q) 121,3 kJ mol-1 olarak bulunmuştur. Difüzyon katsayısı (K); 1,3112x10-8 ile5,3852x10-8 cm-2s-1 arasında değişmektedir. Bu çalışmanın sonunda AISI 1030çeliğinin yüzey özelliklerinin borlama ısıl işlemiyle iyleştirilmiş olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Borlama, abrazif aşınma, kinetik.

Abstract:
VSUMMARYIn this study, the effect of heat treatment parameters on surface and wearproperties of boronized AISI 1030 steel by pack method was investigated. The boridedsamples were characterized by means of microstructure, microhardness measurements,thickness of coating layer measurements, growth kinetics of borided layer and abrasivewear tests. The adhesive wear resistance of surface hardened AISI 1030 steelspecimens by pack boronizing method is investigated. The growth kinetics of the layeris analyzed by measuring the thickness of the layer as a function of the treatment timeand temperature. Boronizing was performed in EKaborÂ®2 powders. Boronizingtreatments were conducted at 900ºC, 950ºC, 1000ºC and 1050ºC, for 2, 4 and 6 h,respectively. The presence of borides (FeB + Fe2B) formed on the surface of steelsubstrate was confirmed by microstructure analysis. The hardness of borided specimensdecreased with the distance from the surface to the interior of the test material.Depending on process temperature and boronizing time the thickness of boride layersranged from 80,6 to 340,9 m. The longer boronizing time resulted in the thickersurface layer. It was also observed that boride layers have three different regions: (a)boride layer; (b) transition zone; and (c) matrix. The results of kinetic studies show thatactivation energy (Q) was formed to be 121,3 kJ mol-1. The growth rate constant (K)ranged from 1,3112x10-8 to 5,3852x10-8 cm-2s-1. Consequently, the boride layerimproved the tribological properties of AISI 1030 steel.Keywords: Boronizing, abrasive wear behavior, kinetics.