AISI 8620 çeliğinin yüzey özelliklerinin geliştirilmesi
Improvement of surface properties of AISI 8620 steel
Yazar: GÖKTUĞ DÜZENLİ
Danışman: DOÇ. DR. YUSUF KAYALI
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Aşınma = Wear ; Kaplama = Coating ; Korozyon = Corrosion ; Çelik-metal = Steel-metal

Özet:
İmalat sanayinde kullanılan malzemelerde meydana gelen kayıpların (özellikle aşınma ve korozyon sebebiyle) önüne geçmek amacıyla yeni özelliklere sahip çelik türleri geliştirilmekte veya mevcut çelikler üzerine kaplama işlemleri yapılmaktadır. Sementasyon çelikleri olarak bilinen AISI 8620 çelikleri millerin, piston pimlerinin ve dişli çarkların yapımında yaygın olarak kullanılmaktadır. AISI 8620 çeliklerin korozyon, aşınma ve mekanik özelliklerini geliştirmek için çelik alaşımına krom, molibden, tungsten ve vanadyum gibi alaşım elementleri ilave edilir. Aynı zamanda çeşitli kaplama yöntemleri (elektrolitik, termal sprey, nitrürleme, borlama, fiziksel buhar biriktirme, kimyasal buhar biriktirme) kullanılarak mevcut çeliklerin yüzey özellikleri geliştirilmektedir. Bu çalışmada AISI 8620 çeliği elektrokimyasal olarak krom kaplandıktan sonra, kutu borlama yöntemi ile borlanmıştır. Kaplamaların optik ve SEM-EDX mikroskobu ile karakterizasyonu sonrasında yüzeyde oluşan fazların analizleri XRD yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. İncelenen örneklerin sürtünme, aşınma ve sertlik davranışları daha sonra Tafel yöntemiyle kaplama öncesi ve sonrası korozyon özellikleri belirlenmiştir. Sonuç olarak borlanmış numunelerde; borlama sıcaklık ve sürelerinin artmasıyla borür tabaka kalınlıklarının arttığı tespit edilmiştir. Cr kaplı numunelere kıyasa borla kaplanan numunelerin sertlik değerinin daha yüksek olduğu görülmüştür. Cr kaplı numunenin aşınma hızı ve değerinin diğer numunelere göre daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Korozyon dirençleri mukayese edildiğinde ise Cr kaplanan numunenin borla kaplanan numunelere göre daha yüksek korozyon direncine sahip olduğu görülmüştür.

Abstract:
In order to prevent losses in materials used in the manufacturing industry (especially due to wear and corrosion), steel types with new properties are developed or coating processes are carried out on existing steels. AISI 8620 steels, known as case hardening steels, are widely used in the construction of shafts, piston pins and gear wheels. Alloying elements such as chromium, molybdenum, tungsten and vanadium are added to the steel alloy to improve the corrosion, wear and mechanical properties of AISI 8620 steels. At the same time, the surface properties of existing steels are improved by using various coating methods (electrolytic, thermal spray, nitriding, boriding, physical vapor deposition, chemical vapor deposition). In this study, AISI 8620 steel was borided using the box boriding method after being electrochemically chrome plated. After the characterization of the coatings by optical and SEM-EDX microscopy, the phases formed on the surface were analyzed by the XRD method. The friction, wear and hardness behaviors of the examined samples were then determined by the Tafel method, and their corrosion properties were determined before and after coating. As a result, in boronized samples; It was determined that the boride layer thickness increased with increasing boriding temperature and duration. It was observed that the hardness value of boron-coated samples was higher compared to Cr-coated samples. It was determined that the wear rate and value of the Cr coated sample were lower than other samples. When the corrosion resistances were compared, it was seen that the Cr coated sample had higher corrosion resistance than the boron coated samples.