Akışkan yataklı fırında farklı çeliklerin borlanması ve borlama parametrelerinin geliştirilmesi
Development of boronizing parameters and boronizing of different steels in fluidized bed furnace
Yazar: POLAT TOPUZ
Danışman: PROF. DR. SERDAR SALMAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Akışkan yataklı sistemler = Fluidized bed systems

Özet:
Termal-difüzyon yüzey işlemi olan borlama, Alman Endüstriyel Standardı DIN 17014'te, iş parçasının yüzeyini bor ile zenginleştirmek için yapılan termo kimyasal ısıl işlem olarak tanımlanmaktadır. Diğer bir deyişle bor atomlarının, metalik çalışma parçasının yüzeyinden içeriye doğru difüze olarak ana malzeme atomlarıyla borür yapıları oluşturması olarak tanımlanabilir. Uygun malzemelere uygulandığında aşınma ve sürtünme dayanımı sağlar. Borlama asitlere karşı ve kısmen hidroklorik asite karşı direnç sağlar, şekilli parçalara uygulanabilir ve takım ömrünü arttırır.Akışkan yatak, akışkan özellik gösteren akışkan-katı karışım ihtiva eder. Akışkan yataklar, gazlar ve katılar arasında yüksek değerlerde bağlantı kurmak için teknikte kullanılmaktadır. Akışkan yataklı fırın, alttan hava beslemeli dikey silindirik şekilli bir ünitedir, diğer ısıl işlem kaynaklarına oranla pek çok avantajı vardır. Çalışır halde iken, aynı kaynayan sıvı banyosuna benzemektedir, bu da hızlı bir şekilde, her yönde eşit bir ısı transferi sağlamaktadır. Akışkan yataklı fırınlar ucuz işlem maliyeti ve güvenli kullanım kolaylığı sağlamaktadırlar.Geleneksel metotlar olan gaz, sıvı, pasta, kutu ve plazma borlama, çeşitli dezavantajlara sahiptir, oysaki akışkan yataklı fırında borlama, geleneksel metotlara oranla ekonomik verim, düşük işlem zamanı ve çok iyi ısı transferi gibi avantajlara sahiptir.Bu doktora tezinde 7 farklı tipteki çeliğin borlanması için endirekt ısıtmalı akışkan yataklı fırın kullanılmıştır. Borlama işlemleri 850-950 ve 1050°C sıcaklıklarda, 1-2 ve 4 saat için uygulanmıştır. Bu çalışma sonunda, borür fazlarının morfolojileri, tabaka kalınlıkları, sertlikleri, faz analizleri, kırılma toklukları, kinetik incelemeleri ve sürtünme katsayısı araştırmaları yapılmıştır.

Abstract:
Boronizing is a thermo-diffusion surface treatment defined in the German Industrial Standard (DIN 17014) as ? enrichment of the surface of a work piece with boron by means of thermo-chemical heat treatment.? By means of thermal energy, boron atoms are diffused into the metallic lattice of the surface of a work piece, where they form borides with the atoms of the base material. When applied to the appropriate materials, boronizing provides wear and abrasion resistance. Boronizing increases resistance to acids, hydrochloric acid in particular, can be uniformly applied to irregular shapes and increased tool life.A fluidized bed consists of fluid-solid mixture that exhibits fluid-like properties. Fluidized beds are used as a technical process which has the ability to promote high levels of contact between gasses and solids. A fluidized bed furnace is a cylindirical vertical vessel with an air feed at the bottom of the unit. A fluidized bed furnace can have great advantages over other types of heat sources. When fluidized beds are activated, they act very similar to a boiling liquid bath. This provides rapid that transfer to all directions equally. Also, fluidized bed furnaces are easy to maintain, inexpensive to run and relatively safe to operate.Conventional boronizing methods, such as gaseous, liquid, paste, pack cementation and plasma boronizing have certain disadvantages, whereas boronizing in fluidized bed furnace has many advantages over the conventional techniques because of its economical efficiency, lower processing time and very good heat transfer.In this thesis, 7 different type steel specimens were boronized at 850-950 and 1050°C temperatures using 1-2 and 4 hours about 3 different process time. At the end of this study, boron phases were investigated about morphology, layer thicknesses, hardness, phase analysis, fracture toughness, kinetic investigations and friction coefficients.