Soğuk iş takım çeliği tel çekme çenelerinin aşınma dirençlerinin termokimyasal borlama yöntemiyle iyileştirilmesi
Improvement of the wear resistance of cold work tool steel wire drawing jaws using the thermochemical bording method
Yazar: İBRAHİM KARAARSLAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN DAL
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada soğuk iş takım çeliği tel çekme çenelerinin termokimyasal borlama yöntemiyle borlanabilirliği araştırılmıştır. Araştırmanın amacı kısa süre içerisinde aşınan ve kullanılamaz hale gelen tel çekme çenelerinin borlama işlemiyle yüzey sertliği ve aşınma direnci özelliklerinin iyileştirilerek kullanım ömrünün arttırılmasıdır. Bu amaçla tel çektirme çenesi örnekleri farklı sıcaklıklarda (900 °C, 950 °C ve 1000 °C) ve 6 saat süreyle borlanmıştır. Borlanan örneklerin kaplama kesitlerinin incelenebilmesi için metalografik olarak hazırlanmıştır. Elde edilen kaplama tabakalarının mikroyapısal incelemeleri, kaplama tabakası kalınlıkları, kaplamaların elementel dağılımı ve faz yapısı, optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılım spektrometresi ( EDS), X-Işını Difraksiyonu (XRD) ile belirlenmiştir. Mikrosertlik, kırılma tokluğu ve aşınma dayanımı değerlerinin belirlenmesi amacıyla mikrosertlik ve aşınma testleri uygulanmıştır. Sonuç olarak homojen ve FeB ve Fe2B'den oluşan iki katmanlı bir kaplama tabakasının elde edildiği görülmüştür. Kapla sıcaklıklarının artışlarıyla kaplama kalınlıklarının artmakta olduğu gözlemlenmiştir. Bunun yanında örneklerin dişli yüzeylerinde düz yüzeylere oranla daha kalın kaplamalar elde edilmiştir. Altlık malzemeye göre kaplamaların mikroserliklerinin 5-6 kat daha fazla olduğu belirlenmiştir. Kırılma tokluğu değerleri kaplama sıcaklığının artmasıyla bir miktar artmış olsa da büyük bir fark görülmemiştir. Aşınma testleri sonucunda aşınma oranlarının kaplanmış örneklerde yaklaşık 4 kat azaldığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, the boridability of cold work tool steel wire drawing jaws was investigated by thermochemical boriding method. The aim of the research is to increase the lifespan of wire drawing jaws, which wear out and become unusable in a short time, by improving the surface hardness and wear resistance properties by boriding. For this purpose, wire drawing jaw samples were boronized at different temperatures (900 °C, 950 °C and 1000 °C) for 6 hours. It was prepared metallographically to examine the coating sections of the borided samples. Microstructural examinations of the obtained coating layers, coating layer thicknesses, elemental distribution and phase structure of the coatings were determined by optical microscope, scanning electron microscope (SEM), energy dispersion spectrometry (EDS), and X-Ray Diffraction (XRD). Microhardness and wear tests were applied to determine microhardness, fracture toughness and wear resistance values. As a result, it was observed that a homogeneous two-layer coating layer consisting of FeB and Fe2B was obtained. It has been observed that coating thicknesses increase with increasing coating temperatures. In addition, thicker coatings were obtained on the gear surfaces of the samples compared to the flat surfaces. It was determined that the microhardness of the coatings was 5-6 times higher than the substrate material. Although the fracture toughness values increased slightly with increasing coating temperature, no significant difference was observed. As a result of the wear tests, it was observed that the wear rates decreased approximately 4 times in the coated samples.