Bortemperlenmiş AISI 1040 çeliğinin yüzey özelliklerinin ve aşınma davranışlarının incelenmesi
Investigation of surface properties and wear behavior of boro-tempered AISI 1040 steel
Yazar: GİRAY NİŞLİ
Danışman: DOÇ. DR. YILMAZ YALÇIN
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Bu çalışmada, bortemperlenmiş AISI 1040 çeliğinin yüzey özellikleri ve aşınma davranışları incelenmiştir. Disk şeklinde hazırlanan aşınma numuneleri EKABOR®2 tozu içinde gömülerek 900 ºC' de 1, 3, 5 saat borlanmıştır. Borlama işleminden sonra numuneler hızla 250 ºC, 350 ºC, 450 ºC sıcaklıklardaki tuz banyosuna aktarılarak 1 saat temperlenmiştir. Daha sonra numuneler oda sıcaklığına soğutulmuş ve bol su ile yıkanarak kurutulmuştur. Bortemperlemenin etkisini görebilmek için bazı numunelere sadece borlama işlemi uygulanmıştır. İşlemsiz, borlanmış ve bortemperlenmiş numunelerin mikro yapısal özellikleri optik mikroskop ile incelenmiştir. Bu aşamada, XRD ile kaplama tabakasının bileşimi belirlenmiş, tabaka kalınlıkları ölçülmüş ve matris yapısı incelenmiştir. Sonraki aşamada borlanmış ve bortemperlenmiş numunelere 10 N ve 20 N yük altında ball-on disc aşınma deneyleri uygulanmıştır. Aşınma izlerinden aşınma hızları belirlenmiş ve aşınma türünü belirleyebilmek için izler taramalı elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, AISI 1040 çeliğinin içyapısının ve aşınma davranışının bortemperleme şartlarına bağlı olarak değiştiği tespit edilmiştir. Borlanan ve bortemperlenen numunelerin kaplama tabakası hemen hemen aynı bileşim ve yapıda olmasına karşılık matris yapının değiştiği gözlenmiştir. Genel olarak artan yük ve azalan borlama süresi ile aşınma hızının arttığı belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: AISI 1040 Çeliği, Borlama, Bortemperleme, Aşınma

Abstract:
Surface properties and wear behavior of borotempered AISI 1040 steel are investigated in this study. Disc shaped samples embedded in EKABOR®2 powder were boronized at 900 ºC for 1, 3, and 5 hours. Following the boronizing, immediately a tempering treatment was applied to the samples for 1 hour in a salt bath at 250 ºC, 350 ºC, and 450 ºC. All the samples cooled down to the room temperature were washed with water and dried. A number of boronized samples were not tempered in order to make comparisons between only boronized and borotempered materials. Three sets samples were prepared in this study; untreated, boronized, and borotempered. Selected samples from these three groups were investigated for microstructure by optical microscopy. A coating top layer and matrix were analyzed by X-ray diffraction (XRD) for phase structure, and also thicknesses were determined. Boronized and borotempered samples were tested for wear behavior by ball-on disc tests under 10 N and 20 N loads. Wear rates were determined from wear lines and scanning electron microscopy (SEM) was also used in order to study wear type. All the results observed in this study show that both the microstructure and wear behavior of AISI 1040 steel change with borotempering treatment conditions. Even though structure and composition of the coating layer is the same for both boronized and borotempered samples, matrix structures are found to be different. In general, increasing load and decreasing boronizing temperature correspond to higher wear rates.Key Words: AISI 1040 Steel, Boronizing, Borotempering, Wear.