AISI 1040 çeliğinin yüzeyinde oluşturulan borür tabakasına difüzyon tavlamasının etkisi
Effect of diffusion annealing on boride layer produced on AISI 1040 steel
Yazar: AFRA AKBOYA
Danışman: DOÇ. DR. YUSUF KAYALI
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Yüzey aşınması = Surface wear

Özet:
AISI 1040 çeliği endüstride yaygın olarak kullanılan bir çelik olmasına rağmen düşük yüzey
sertliğine sahip olmasından dolayı bazı sınırlamalara sahiptir. Daha geniş alanlarda kullanmak
için çeşitli yüzey işlemleri yapılmaktadır. Biz de bu çalışmada, 900 °C ve 950 °C de Ekabor -2
tozu kullanılarak kutu borlama yöntemiyle 4 saat borlama işlemi gerçekleştirilmiştir. Borlama
işlemini takiben %95 SiC ve % 5 Bentonit karışımı toz içerisinde 950 °C ve 1000 °C de 4 saat
bekletme süresinde Difüzyon Tavlama işlemi gerçekleştirilmiştir. AISI 1040 çeliğinin yüzeyinde
Borlama ve Difüzyon Tavlama İşlemi (DI) sonucunda elde edilen borür tabakasının morfolojisi
optik ve SEM mikroskobu kullanılarak tayin edilmiştir. Elde edilen borür tabakasının sertliği
Mikro sertlik cihazı kullanılarak, borür tabakasında oluşan fazlar, XRD metodu ile tespit
edilmiştir. 1000 C de 4 saat yapılan DI işlemi ile tek fazlı Fe2B fazından oluşan bir borür tabakası
elde edildiği XRD analizlerinde görülmüştür. AISI 1040 çeliğinin yüzey sertliği 233 HV0.05 iken
borlama ve DAP işlemi ile birlikte 1950 HV0.05 e kadar yükselmiştir. 0,3 m/s kayma hızında 10
N yük altında kuru ortamda 500 metre kayma mesafesinde aşınma deneyleri Bilye-disk aşınma
yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Borlama işlemi ve Difüzyon tavlama sıcaklığı ile
aşınma direnci artmıştır. Yüksek Difüzyon tavlama sıcaklığında en iyi aşınma direnci sağlamıştır.
Borlanmış ve DAP uygulanmış AISI 1040 çeliğinin % 3.5 NaCl ortamında yapılan
elektrokimyasal korozyon deneyleri yapılmıştır. En yüksek korozyon direncinin 1000 C de Fe2B
fazından oluşan Tek fazlı borür tabakalarda olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: AISI 1040 çeliği, Kutu Borlama, Difüzyon Tavlama İşlemi, Aşınma,

Abstract:
Although AISI 1040 steel is a widely used steel in industry, it has some limitations due to its low
surface hardness. Various surface treatments are made for use in larger areas. In this study,
boriding process was carried out for 4 hours by using Ekabor-2 powder at 900 °C and 950 °C,
using the box boriding method. Following the boronizing process, Diffusion Annealing was
carried out in a mixture of 95% SiC and 5% Bentonite powder at 950 °C and 1000 °C for 4 hours.
The morphology of the boride layer obtained as a result of Boronizing and Diffusion Annealing
Process (DAP) on the surface of AISI 1040 steel was determined using optical and SEM
microscopy. The hardness of the obtained boride layer was determined by using the
microhardness device, and the phases formed in the boride layer were determined by the XRD
method. It was seen in XRD analyzes that a boride layer consisting of single-phase Fe2B phase
was obtained by DAP treatment at 1000 °C for 4 hours. While the surface hardness of AISI 1040
steel was 233 HV0.05, it increased to 1950 HV0.05 with boronizing and DAP treatment. Wear
tests were carried out using the ball-disc wear method at a sliding speed of 0.3 m/s and a sliding
distance of 500 meters in a dry environment under 10 N load. Wear resistance increased with
boronizing process and diffusion annealing temperature. It provided the best wear resistance at
high Diffusion annealing temperature. Electrochemical corrosion tests were carried out in 3.5%
NaCl environment of boronized and DAP applied AISI 1040 steel. It has been determined that
the highest corrosion resistance is in single-phase boride layers consisting of Fe2B phase at 1000
°C.

Keywords: AISI 1040 Steel, Pack Boriding, Duffusion Anneling Process, Wear.