Saf demirin ethanolamine çözeltisi içerisinde elektrolitik plazma yöntemiyle yüzey sertleştirilmesi
Surface hardening of pure iron in a solution containing ethanolamine by electrolytic plasma method
Yazar: HÜSEYİN BAŞARAN
Danışman: DOÇ. DR. METİN USTA
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Plazma = Plasma

Özet:
Bu çalışmada, saf demirin ağırlakça %80 su, %10 ethanolamin ve %10 NH4Cl içeren suluçözelti ve %70 su, %20 ethanolamin ve %10 NH4Cl içeren sulu çözelti içerisinde elektrolitikplazma yöntemi ile yüzey karbürizasyonu incelendi. Yüzey karbürizasyonu, ağırlıkça%10'luk ethanolamin çözeltisinde 710 ºC, 750 ºC, 785 ºC ve 820ºC sıcaklıklarda ve ağırlıkça%20'lik ethanolamin çözeltisinde 660 ºC, 705 ºC, 735 ºC ve 780 ºC sıcaklıklarda 5, 10 ve 30dakika sürelerde gerçekleştirildi. Saf demir yüzeyi üzerindeki karbonca zengin ve serttabakanın oluşumu X-ışınları kırınımı analizi ile doğrulandı. Metalografik çalışmalar safdemir yüzeyinde pürüzsüz ve yoğun bir tabaka açığa çıkardı. Deneysel sonuçlar karbürlemesüresi ve sıcaklığı arttıkça oluşan tabaka kalınlığının da arttığını gösterdi. Ağırlıkça %10'lukethanolamin çözeltisinde (plazma) karbürlenen numuneler yüzeyinde oluşan tabakakalınlığının ~15 ile ~345 ?m aralığında değiştiği, ağırlıkça %20'lik ethanolamin çözeltisindeise ~11 ile ~115 ?m aralığında değiştiği tespit edildi. Karbürlenmiş numunelerin yüzeydenitibaren mesafeye bağlı sertlikleri mesafeyle beraber düşmektedir. Altlık malzeme olan safdemirin yüzeyinde oluşan tabakanın ortalama sertliği 898 HV ile 974 HV aralığındadeğişirken, altlık malzeme saf demirin sertliği 120 HV ile 190 HV aralığında değişmektedir.Ağırlıkça %10'luk ethanolamin çözeltisinde plazma karbürlenen numunelerin yüzeyindeölçülen en yüksek ortalama sertlik değeri 898 HV iken ağırlıkça %20'lık ethanolaminçözeltisinde (plazma) karbürlenen numunelerin yüzeyinde ölçülen en yüksek ortalama sertlikdeğeri ise 1142 HV'dir. Saf demir üzerinde oluşan baskın fazların martenzit, Fe3C, YMKdemir fazları karışımı olduğu XRD ile doğrulanmıştır. Aşınma testi sonucunda plazmaelektrolitik karbürleme işleminden sonra saf demir yüzeyinin aşınma direncinin arttığıgörüldü.

Abstract:
In this study, surface carburizing of pure iron was investigated in aqueous solution, thatconsists of 80% wt. water, 10% wt. ethanolamine and 10%wt. NH4Cl and 70% wt. water,20% wt. ethanolamine and 10%wt. NH4Cl. Surface carburizing was carried out in 10% wt.ethanolamine solution at 710 ºC, 750 ºC, 785 ºC and 820ºC temperatures and 20% wt.ethanolamine solution at 660 ºC, 705 ºC, 735 ºC and 780 ºC temperatures for 5, 10 and 30minutes. The formation of hard carbon-rich layer on the surface of pure iron was confirmedby XRD analysis. Metallographic studies revealed a rough and dense carburized layer on thesurface of the pure iron. Experimental results showed that the thickness of the carburizedlayers change with the time and temperature. The average thickness of the carburized layerranged from ~15 to ~345 ?m for 10% wt. ethanolamine solution and from ~11 to ~115 ?m for20% wt. ethanolamine solution with some scatters. The hardness of the carburized samplesdecreased with the distance from the surface to the interior of the test material. The averagehardness of the carburized layer on the substrate was about 898 Hv for 10% wt. ethanolaminesolution and 1142 Hv for 20% wt. ethanolamine solution while the hardness of the substrateranged from 120 to 190 Hv. The dominant phases formed on the pure iron were found to be amixture of Fe3C, martensite and FCC iron confirmed by XRD. Wear resistance in all plasmaelectrolytic carburized samples is considerably improved in relation to the untreatedspecimen.