AISI 4140 çeliği yüzeyine AlTiCrSiN, TiCrN Ve CrN kaplanması; sertlik, adezyon, sürtünme ve aşınma özelliklerinin incelenmesi.
Investigation of hardness, adhesion, friction, and wear properties of AISI 4140 steel surface coated with AlCrSiN, TiCrN, And CrN
Yazar: MEHMET NEJAT KUTLUDİL
Danışman: DOÇ. DR. LEVENT KARA
Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Film kaplama = Film coating ; Fiziksel buhar biriktirme = Physical vapour deposition ; Mikrosertlik = Microhardness ; Sürtünme aşınması = Abrasive wear ; Yüzey aşınması = Surface wear

Özet:
Islah çelikleri içinde bulunan AISI 4140 çeliği bileşiğinde bulundurduğu karbon miktarından
dolayı yüksek bir sertliğe sahiptir. Bunun yanında diğer çeliklere göre daha iyi bir çekme
mukavemetine ve ıslah edilerek sertleştirilmeye uygun çeliklerdendir. Yüksek sertlik
değerlerine sahip bu çeliklerin kullanıldığı alanlar incelendiğinde krank mili, aks mili, kovan
gibi sünekliliği yüksek olması gereken ve otomobil, uçak yapımı, ziraat makineleri, takım
tezgâhları ve makine parçalarında kullanıldığı görülmektedir. Günümüzde bu çeliğin
kullanımında en büyük engellerden birisi temas halinde olan yüzeyinin aşınması ve aşınmadan
kaynaklı olarak yüzeyden kalkan tabaka nedeniyle malzeme kaybı oluşacak ve makine elemanı
kullanılmaz hale gelecektir. Bu nedenle hem aşınma direncinin artırılması hem de mukavemet
değerlerinin geliştirilmesi için, bu çelik yüzeyine çeşitli ısıl işlemler uygulanmaktadır.
Teknolojik gelişmelerle birlikte elde edilmiş olunan çalışma sonuçları ve çeşitli yöntemler ile
yüzey özellikleri geliştirilmeye ve verimli bir kullanım sunmaya çalışmaktadır. Malzemelerin
yüzey özelliklerinin daha da geliştirilmesi için günümüzde vakum teknolojilerindeki gelişmeler
sonucunda elde edilen vakum kaplama teknikleri alternatif yöntem olarak karşımıza
çıkmaktadır. Bu yöntemlerden fiziksel buhar kaplama yöntemleri sanayide yaygın bir şekilde
kullanılmaktadır. Bu çalışmada geniş bir kullanım alanına sahip olan AISI 4140 çeliğinin uzun
yıllardan beri kullanılan fiziksel buhar biriktirme yöntemi ile yüzey üzerinde ince bir film
oluşturularak sertlik, tribolojik ve aşınma dayanımı artırılmaya çalışılacaktır. Bu çalışmada,
AISI 4140 çeliği üzerine AlTiCrSiN, TiCrN ve CrN kaplamaları uygulanmış ve bu
kaplamaların sürtünme özellikleri, tribolojik özellikleri ve aşınma dayanıklılığı, ilgili deneyler
aracılığıyla değerlendirilmiştir.

Abstract:
AISI 4140 steel, which is found in tempered steels, has a high hardness due to the amount of
carbon it contains in its compound. In addition, it is one of the steels that has a better tensile
strength than other steels and is suitable for hardening by reclamation. When the areas where
these steels with high hardness values are used, it is seen that they are used in automobiles,
aircraft construction, agricultural machinery, machine tools and machine parts, which need to
have high ductility such as crankshaft, axle shaft, barrel. Today, one of the biggest obstacles in
the use of this steel is the wear of the surface in contact and material loss will occur due to the
layer shielded from the surface due to abrasion and the machine element will become
unusable. For this reason, various heat treatments are applied to this steel surface in order to
increase both wear resistance and improve strength values. With the results of the work
obtained with technological developments and various methods, it tries to improve the surface
properties and to offer an efficient use. In order to further improve the surface properties of
materials, vacuum coating techniques obtained as a result of developments in vacuum
technologies are an alternative method. Of these methods, physical vapor coating methods are
widely used in industry. In this study, it will be tried to increase the hardness, tribological and
abrasion resistance of AISI 4140 steel, which has a wide range of uses, by forming a thin film
on the surface with the physical vapor deposition method used for many years. In this study,
AlTiCrSiN, TiCrN and CrN coatings were applied on AISI 4140 steel and the friction
properties, tribological properties and wear resistance of these coatings were evaluated through
related experiments.