Çelik ve döküm kam millerinin plazma nitrürleme işlemi ile tribolojik özelliklerinin artırılması
Increasing tribological properties of steel and casting                         camshafts with plasma nitrading process
Yazar: AYHAN DAYANÇ
Danışman: DOÇ. DR. LEVENT CENK KUMRUOĞLU
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Metal döküm = Metal casting ; Paslanmaz çelik = Stainless steel ; Plazma nitrürleme = Plasma nitriding

Özet:
Bu çalışmada, plazma nitrürleme ısıl işleminin 31CrMoV9 çeliği ve gri döküm kam millerinin mikroyapı, sertlik ve tribolojik özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla, ilk aşamada 31CrMoV9 çeliğine ESPRIT programı ile işleme simülasyonu yapılarak talaşlı imalat parametreleri belirlenmiş ve sonrasında talaşlı imalatı yapılmıştır. İkinci aşamada GG25 sınıfı alaşımlı gri döküm kam millerinin NOVACAST programı ile döküm simülasyonu yapılarak döküm kalitesi optimize edilmiş ve döküm işlemi gerçekleştirilmiştir. Dökümü ve talaşlı imalatı yapılmış kam milleri sırası ile 500 °C'de %80H2+%20N2, %90H2+%10N2, %94H2+%6N2 gaz karışım oranlarında her gaz karışımı için ayrı ayrı 120 ve 240dk boyunca plazma nitrürleme işlemi yapılmıştır. Deneysel sonuçlar; 31CrMoV9 çeliği kam mili numuneleri için, hedef değerleri karşılayan sertlik değeri 735 HV0,1 ve en yüksek aşınma dayanımı 1,80mg olarak %94H2+%6N2 gaz karışım oranında 240 dk'lık işlem süresinde gelmiştir. GG25 sınıfı gri döküm kam mili numunelerinde ise, en yüksek sertlik değeri 602 HV0,1 ve en yüksek aşınma dayanımı 1,90mg olarak %94H2+%6N2 gaz karışım oranında 240 dk'lık işlem süresinde gelmiştir. Mikroyapı çalışmalarında SEM (elektron mikroskobu) ve XRD analizi ile gerçekleştirilmiştir. Bu analizler sonrası 31CrMoV9 çeliğinden ve GG25 sınıfı döküm analizinden üretilmiş kam mili numunelerinde difüzyon tabakası derinliği (GG25;600-31CrMoV9;250µm) ve beyaz tabaka kalınlığı (17-22µm) 500 °C'de % 80H2 + % 20N2 gaz karışım oranında, 240 dk plazma nitrürleme işlemi görmüş numunede elde edilmiştir. Belirtilen gaz karışım oranları içerisinde olarak belirlenen parametre %94H2+%6N2 gaz karışım oranıdır.

Abstract:
In this study, the effect of heat treatment with plasma nitrating on the microstructure, hardness and tribological properties of 31CrMoV9 steel and gray cast cam is investigated. For this purpose at the first stage, machining production was made to the 31CrMoV9 steel by machining simulation in ESPRIT software. Later, casting of the GG25 alloy gray cast iron camshaft was performed by simulation with NOVACAST simulation software aided. Camshafts that were casted and machined was subjected to Plasma nitrating respectively for each gas mixture at gas mixture ratios of 80%H2+20%N2, 90%H2+10%N2, 94%H2+6%N2 for 120, 240 minute duration in 500°C temperature. Experimental results; In the samples of 31CrMoV9 steel camshaft, the highest hardness value 735 HV0.1 and the highest abrasion resistance value 1,80mg were seen at gas mixture ratio of 94%H2+6%N2 in 240 minute duration. In the samples of gray cast cam shaft  in  GG25 class, The highest hardness value  as 602 HV0.1 and the highest abrasion resistance  value as 1,90mg were seen at gas mixture ratio of 94% H2 + 6% N2 in  240 minute duration. Microstructure studies were carried out by SEM (electron microscope) and XRD analysis. After these analyzes, in the camshafts  samples that were produced from  31CrMoV9 steel and GG25 class cast iron, diffusion layer depth (GG25:600, 31CrMoV9:250μm) and white layer thickness (17-22 μm) were obtained in the plasma nitrating treated sample in 240°C temperature at 80%H2+20%N2 gas mixture ratio in 240 min. The parameter determined within the specified gas mixture ratios is 94% H2+6%N2 gas mixture ratio.