Paslanmaz çelik 310 ve 316 metalinin plazma borlama ve nitrürleme metodu ile mekanik özelliklerinin geliştirilmesi
Improvement of mechanical behaviours of stainless steel 310 and 316 by plasma boriding and nitriding
Yazar: MUSTAFA ARAT
Danışman: DOÇ. DR. TURGUT GÜLMEZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Borlama = Boriding ; Nitrürleme = Nitriding ; Plazma nitrürleme = Plasma nitriding

Özet:
Bu çalışmada paslanmaz çelik 310 ve 316 metallerinin farklı sıcaklık ve sürelerde plazma borlama ve plazma nitrürleme metodu ile yüzeye bor ve azot emdirilerek yüzey sertliğinin iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Borlama işlemi için iki farklı sıcaklık parametresi, nitrürleme işlemi için ise tek sıcaklık ve iki farklı süre ile deneyler yapılarak yüzey setliklerindeki değişim incelenmiştir. Yüzey sertleştirilmesi ile malzemenin mekanik özelliklerinin arttırılması ile kullanım alanlarının ve kullanım ömrünün arttırılması hedeflenmiştir. Plazma borlama işlemi için kullanılan iki farklı sıcaklık 650°C-750°C yapılmış ve süre olarak 2 saat borlama yapılmıştır. Nitrürleme işlemi için ise kullanılan sıcaklık 500°C alınmış, süre varyasyonları ise 2 saat ve 8 saat olarak deneyler yapılmış ve yüzey sertlik değişimleri incelenmiştir. Plazma borlama ve nitrürleme işlemi sonucunda yüzeyde cBN kristal yapı oluşturulmaya çalışılmış ve cBN elde edilmesi durumunda ulaşılan sertlik elmas sertliğine yakın değerlere ulaşılması beklenmiştir. Yapılan testler itibariyle elde edilen sertlik değerlerinde 2600HV seviyesinin üzreine çıkılmış ve sadece plazma borlama ve plazma nitrürleme prosesiyle elde edilebilecek sertlik değerlerinin daha üzerinde bir değer elde edilebileceği bu çalışma itibariyle ispatlanmıştır. Bu çalışma itibariyle yatırım maliyeti ve proses zorluğu sebebiyle sanayi uygulama aralığı çok dar olan bu prosesleri nispeten daha basit ve daha kısa sürelerde uygulanması ve yüksek sertlik değerleri elde edilebilmesi başarılmıştır. Bu çalışma itibariyle herhangi bir termokimyasal yüzey sertleştirme işlemi görmeyen numuneler ile plazma borlama ve plazma nitrürleme prosesi sırasıyla uygulanmak koşuluyla yüzey sertlik değerlerinde ilk duruma oranla 10 kat artış başarılmıştır.

Abstract:
In this study, stainless steel 310 and 316 metals have been coated by plasma assited boriding and nitriding within dıiferent temparatures and times. For boriding process two different temperatures have been implemented and for nitriding process one temparature and two different timings have been implemented and surface hardnesses have been investigated with experiments. By improvement of surface hardness, mechanical behaviors of material have been improved and usage area and life of parts have been tried to improved. For plasma assisted boriding temperatures are 650°C and 750°C, experiment time is 2 hours for boriding, for nitriding process temperature is 500°C, time variants for experiments are 2hours and 8 hours. By plasma assisted boriding and nitriding process, cBN occurence at surface have been investigated for microhardness of 4000HV. With this thesis study; it has been proved that plasma boriding and nitriding proseses have a huge effect on the surface hardness. Those methods haven?t been prefered due to high cost for investment. But with this study those investment cost can be reduced with low temperature and low timing for boriding and nitriding. Stainless steel 310 and 316L without any thermochemical surface hardening process surface hardnesses have been improved 10 times harder with the addition of plasma boriding and plasma nitriding processes to metals.