Çelik dökümlerde borlama ısıl işleminin abrasif aşınma direnci üzerine etkisi
Effect of boronizing heat treatment on the abrasive wear in the steel castings
Yazar: ABDULKADİR ÜÇKARDEŞLER
Danışman: PROF. DR. FERHAT GÜL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Aşınma = Wear ; Aşınma dayanımı = Wear resistance ; Döküm alaşımları = Casting alloys

Özet:
Borlama bor atomlarının altkatman metal parçaya difüz ettiği termokimyasal bir işlemdir. Borlama işlemi nitrürüleme, karbürleme gibi diğer termokimyasal yöntemlerden daha yüksek sertlik meydana getirmektedir. Borlama sırasında borid katmanının kalınlığı ve özellikleri borlama sıcaklığı ve süresi, borlama ortamı ve iş parçasının kimyasal bileşimine bağlı olmaktadır. Bu çalışmada borlama işlemi 850 °C, 900 °C ve 950 °C sıcaklıklarda ve 2, 4 ve and 6 saat bekleme sürelerinde paket borlama metodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Borlama işleminden önce GS 52, GS 60, AISI 8620 and GX120Mn13 çelik döküm numuneler iyi bir yüzey kalitesi elde etmek için 1200 Mesh zımpara kağıdı kullanılarak parlatılmıştır. Borlama ısıl işleminden sonra mikrosertlik ölçümleri, X ışını kırınım analizleri, mikroyapısal gözlemler gerçekleştirilmiştir. Abrasif aşınma testleri 30 N yük, 1200 Mesh aşındırıcı zımpara ve 0,2 m/s. Kayma hızı kullanılarak gereçekleştirilmiştir. Karbon çeliğinin üzerinde arayüzüeyde FeB ve Fe2B bileşiklerine dayanan iki borid katmanı oluşmuştur. Borid katmanlarının kalınlığı M-Shot MD-50 dijital kamera ve digital kamera and Digital Imaging Measuring System yazılım sistemli Soif XJP 6A mikroskop ile ölçülmüştür. Hadfield çeliği en düşük katman klaınlığına sahip iken, GS 52 malzeme en yüksek borid katman klaınlığına sahiptir. Öte yandan deneysel sonuçlar, borlanmış GX120Mn13 çeliğinin, borlanmış GS 52 çeliğinin iki katı daha yüksek abrasif aşınma direncine sahip olduğunu göstermektedir. Borlama sıcaklığı, zamanı, uygulanan yük, kayma mesafesinin abrasif aşınma kaybına etkisi, yapaysinir ağları kullanılarak araştırılmıştır. Deneysel sonuçlar YSA programı kullanılarak eğitilmiş ve YSA sonuçları deneysel değerler ile kıyaslanmıştır. Deneysel sonuçların YSA sonuçları ile tutarlı olduğu gözlenmiştir.Bilim Kodu: 915.1.093Anahtar Kelimeler: Borlama, abrasive aşınma, çelik döküm Sayfa Adedi: 108Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Ferhat GÜL

Abstract:
Boronizing is a termochemical process which boron atoms are diffused into substrate metal piece. Boronizing process result in higher hardness than other thermochemical process like nitriding, carburizing, During the boronizing process, the thickness and the properties of boride layer are depends on boronizing process parameters like boronizing temperature and time and boronizing media, workpiece chemical composition. In this study boronizing processes were carried out by using pack boriding method in the temperature range 850 °C, 900 °C and 950 °C at the holding time of 2, 4 and 6 hours. Before boronizing process, cast GS 52, GS 60, AISI 8620 and GX120Mn13 steel specimen were polished using 1200 Mesh emery paper to obtain a good surface finish. After boronizing heat treatment, microhardness measurement, X-ray diffraction analysis, microstructural observations of borided specimen was carried out. Abrasive wear tests were carried out under load of 30 N, 1200 Mesh abrasive paper at sliding speed of 0,2 m/s. Two boride layers based on the FeB and Fe2B compounds are formed at the interface of carbon steel. The thickness of boride layers was measured using optical microscope Soif XJP 6A equipped with a M-Shot MD-50 digital camera and Digital Imaging Measuring System software. GS 52 cast steel has the thickest boride layer while GX120Mn13 steel has the lowest thickness ofr boride layer. On the other experimental result show that borided Hadfield steel exhibited two times higher abrasive wear resistance than borided GS 52 cast. Effects of boronizing temperature and time, applied load, sliding distance on the abrasive wear have been investigated by using artificial neural networks. The experimental results were trained in an ANNs program and the ANNs results were compared with experimental values. It is observed that the experimental results coincided with ANNs results.Science Code915.1.093Key Words: Boronizing, abrasive wear, steel castingPage Number: 108Adviser : Prof. Dr. Ferhat GÜL