Borlanmış düşük karbonlu mikro alaşımlı çeliklerin magnetik ve mekaniksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of magnetic and mechanical properties of boronized low carbon micro alloyed steels
Yazar: ÖMER BARIŞ AYTAR
Danışman: PROF. DR. NAZIM UÇAR
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Borlama = Boriding ; Manyetik özellikler = Magnetic properties ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Mikroalaşımlı çelik = Microalloyed steel ; Sertleştirme = Hardening ; Zorlanma = Strain ; Zırhlama = Shielding

Özet:
Bu çalışmada; düşük karbonlu mikroalaşımlı çelik olarak isimlendirilen ve iki farklı karbon konsantrasyonuna sahip numunelerin magnetik ve mekanik özellikleri çalışılmıştır. Bu numuneler değişik borlama süresi ve değişik borlama sıcaklığı şartlarında borlama işlemine tabi tutulmuşlardır. Yüzeyleri parlatılan ve dağlanan numuneler uygun ebatlarda kesilerek SEM (Taramalı Elektron Mikroskopu), XRD (X Işınları Kırınımı), GDOES (Glow Discharge Optik Emisyon Spektrometresi), Optik ve EDS(Enerji Dağılım Spektrometresi) analizleri ile fazların durumu ile borür tabakası derinliği belirlenmiştir. Borür tabakası, geçiş bölgesi ve ana yapı olarak isimlendirilebilecek üç ana bölgenin oluştuğu örnekler de genel olarak borür tabakasında FeB ve Fe2B fazlarının oluştuğu gözlenmiştir. Üzerinde çalışılan bu çeliklerde borlama süre ve sıcaklığının artması ile borür tabakasının derinliğinin arttığı elde edilmiş, borlama sıcaklığının borlama süresine göre borür tabakasının derinliğinde daha etkin olduğu gösterilmiştir. Alaşım elementlerinin borür tabakasına etkisi anlamında karbon atomları bor difüzyonunu zorlaştırarak borür tabakasının derinliğini azaltma anlamında rol oynadıkları sonucuna varılmıştır.Mikrosertlik ve mekanik özellikler borlama sıcaklığı ve borlama süresinden ciddi oranda etkilenmişlerdir. Borlama parametrelerinin artması ile sertlik, akma ve maksimum zor gibi mekanik özellikler artmış ancak örneklerde uzama değerlerinde bir azalma meydana gelmiştir. Bu durum düşük karbonlu mikroalaşımlı çeliklerin borlama sıcaklık ve süresindeki artış ile süneklikten gevrekliğe geçtiklerini göstermektedir.Soğurma katsayıları analizleri ile iyi bir zırhlama özelliği sergiledikleri de gösterilen düşük karbonlu mikro alaşımlı çeliklerde, artan sıcaklık ve borlama süresi ile magnetizasyonlarında bir azalmanın meydana geldiği gözlenmiştir. Bu durum bireysel Fe atomlarının artan borlama sıcaklığı ve süresiyle FeB ve Fe2B fazlarını oluşturmasına atfedilebilir.Anahtar Kelimeler: Mikroalaşımlı çelikler, borlama, sertlik, akma zoru, maksimum zor, aktivasyon enerjisi, borür tabaka, magnetik saturasyon.

Abstract:
In this study, the magnetic and mechanical properties of two specimens that named as low-carbon microalloyed steels with different carbon concentration are investigated. This specimens are boronized that carried out in different boronizing time and boronizing temperatures.Firstly, the specimens are cut into proper dimensions than are polished and etched. In order to determine the boride phases and boride layer thickness, SEM (Scanning Electron Microscobe), XRD (X-Ray Diffraction), GDOES (Glow Discharge Optical Emission Spectrometry), Optical and EDS (Electro Diffusion Spectrometry) analysis are used. Three main layers named as borid layer, transition layer, and matrix are obtained. On the other hand, two phases (FeB and Fe2B) are obtained on boride layers of specimens. The boride layer thicknesses on the boronized specimens increased with increasing boronizing time and temperatures. The obtained results showed that boronizing temperature is more effective than boronizing time on the borid layer thicknesses. Also, it has been shown that the carbon concentration has a role in decreasing the boride layer thickness because of the making boron diffusion difficult.Both micro hardness and mechanical properties were affected from boronizing time and temperatures. Corresponding to this, we obtained that hardness, yield point and ultimate tensile strength (UTS) increase by increasing boronozing time and temperatures, while elongation decreases.It has been showed by means of analysis of absorption coefficient analyses, that the low-carbon microalloyed steels exhibit good shielding properties. A decrease in their magnetization is observed with increase of temperature and boronizing time. This case, may be attributed that individual Fe atoms form phases of FeB Fe2B with increasing temperature and boronizing time.KEY WORDS: Microalloyed steel, boronized, yield stress, ultimate stress, boride layer, activation energy, magnetic saturation