İyon nitrürlemenin temperleme etkisinin temperlenmiş martenzitin ve beynitin mekanik özelliklerine etkisi
The tempering effect of ion nitriding on the mechanical properties of tempered martensite and bainite
Yazar: ALPER KALKAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Her geçen gün gelişen ürün teknolojileri ve özellikleri, kullanılan malzemelerin performanslarının da artışı gereksinimini ön plana çıkarmaktadır. Çoğu uygulamada, yüksek dayanımın yanı sıra malzemelerden aynı zamanda yüksek tokluk değerleri de beklenmektedir. Bu sebepten malzemelerin mekanik özelliklerini geliştirmek için çeşitli işlemler uygulanmaktadır. Bunlardan biri de iyon nitrürlemedir. İyon nitrürleme sayesinde malzemelerin çalışma yüzeylerinde sertlik ve mukavemet artışı sağlanmıştır. Artan yüzey sertliği sayesinde yorulma hasarının başlamasına neden olan yorulma çatlağı çekirdeklenmesi ertelenmiş olup, iyon nitrürleme sayesinde yüzeyde oluşan basma kalıntı gerilmeleri de yorulma dayanımını aynı koşullar altında çalışan bir malzemeyle kıyasladığında arttırdığı gözlenmiştir.Bu çalışmada, iyon nitrürleme işleminin temperleme etkisinin tankların süspansiyon sistemlerinde burulabilir mil malzemesi olarak kullanılan AISI 8660 çeliğinin farklı iki iç yapıdaki mekanik özelliklerinin incelenip karşılaştırılması üzerinde durulacaktır. Bu amaçla, malzemeler çekme ve Charpy darbe deneyi numunelerinde hazırlanıp sırasıyla temperlenmiş martenzit ve beynitik iç yapılara dönüştürülmüş, sonrasında ise iyon nitrürleme işleminin temperleme etkisinin farklı iç yapılara sahip numunelerin mekanik özelliklerine olan etkisi ortaya konmuştur. Ayrıca, saptanan bu özelliklerin beynitik yapı halindekiyle aynı başlangıç sertliklerine sahip temperlenmiş martenzit yapıdaki AISI 8660 çeliğinin, iyon nitrürleme sonrası özellikleriyle karşılaştırılması yapılmış ve beynitik yapının mekanik özellikler açısından daha iyi sonuçlar verdiği ispatlanmıştır.

Abstract:
Because of the development in manufacturing technologies and specification of the products, the demand for high performance materials, especially about mechanical properties, increases steeply. In most of the applications, there is a need of a combination of high strength and high ductility at the same time. So, there are many ways to improve the mechanical properties of the materials. One of most common of these application is ion nitriding. By the help of this application, high strength and hardness is provided for the working surfaces of the materials. Thanks to the increased surface hardness, the fatigue crack nucleation, cause of fatigue failure, is delayed, and also, because of the residual compressive stresses occurred on the surface after ion nitriding provides longer life.In this study, the effect of ion nitriding on the two different micro structures, such as tempered martensite and bainite, of AISI 8660 low alloyed steel used as the torsional shafts of tank suspension systems will be considered by experimental methods. In order to determine the effects of ion nitriding application on AISI 8660 steel, first of all the materials machined to the dimensions of tensile and Charpy impact test. After, for obtaining tempered martensite and bainite, the samples were heat treated as in the standards. After the experiments, it is observed that the bainitic structure?s mechanical properties is much better than the tempered martensitic one.