Lastik koruyucu zincirlerinde kullanılan 20MnCr5 ve 8620 malzemelerinin farklı ısıl işlem şartları için yorulma ve aşınma dirençlerinin iyileştirilmesi
Improvements of fatigue and wear resistances of 20MnCr5 and 8620 materials used in tire protection chain for various heat treatment conditions
Yazar: AHMET BATUHAN BOZBAY
Danışman: PROF. DR. KENAN GENEL
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Tasarım ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Sementasyon işlemi, düşük karbonlu çeliklerin yüzeyine karbon yayındırma ve suverme suretiyle çelik parça yüzeylerinin aşınma ve yorulma direncini arttırmada yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yöntem lastik koruyucu zincirlerinin de aşınma ve yorulma direncini arttırmak amacıyla uzun süredir uygulanmaktadır. Ancak işlemin uygulanmasında, zinciri oluşturan halkalarda elde edilen kabuk kalınlığının düşük olması, aşınma dayanımını ve yorulma dayanımını olumsuz yönde etkilemekte,  dolayısıyla da ürünün kullanım ömrünü düşürmektedir. Aşınma ömrünün uzatılabilmesi için çok daha kalın kabuklar elde edinilmesi durumunda ise yorulma dayanımı olumsuz yönde etkilenmektedir. Bu nedenle, uygun/kabül edilebilir bir servis ömrü için uygun sementasyon kalınlıklarının belirlenmesi gerekmektedir. Yorulma ve aşınma dayanımı sadece sementasyon kabuk kalınlığı ile değil, aynı zamanda kalıntı östenit ve martenzit oranlarıyla da doğrudan ilişkilidir.

Bu çalışmada, lastik koruyucu zincirde kullanılan 8620 ve 20MnCr5 çeliğinin sementasyon kabuk kalınlığı ve sıfıraltı işlemin yorulma ve aşınma dayanımına olan etkisi incelenmiştir. Yapılan yorulma ve aşınma deneyleri sonuçlarından, efektif sementasyon kalınlığının malzeme çapına oranı olan, t/D değeri:0,15 için en uygun olduğu tespit edilmiştir. Sıfıraltı işlem ile 8620 çeliğinde %86, 20MnCr5 çeliğinde %47 oranında aşınma dayanımında artış sağlanmıştır. Bu işlemin yorulma dayanımında da dikkat çekici oranda iyileşme sağladığı belirlenmiştir.

Anahtar kelimeler: Sementasyon, sıfıraltı işlem, eğmeli yorulma mukavemeti

Abstract:
Carburizing is used commonly for increasing wear and fatigue strengths of low carbon steel by diffusing carbon to their surface. This technique has been also used for a long time in tire protection chains to increase wear and fatigue strengths. However, wear and fatigue performance of the rings are affected negatively due to the low case depth, as a result of which service life decreases. On the other hand, thicker case depth with respect of wear strength results in reduces in fatigue life/strength. It is therefore necessary to determine suitable case depth for the appropriate service life. Not only case depth, also retained austenite as well as martensite ratio are directly related to wear and fatigue performances of treated part. 
 
In this study, the effects of carburising case depth and sub-zero process on fatigue and wear resistances of 8620 and 20MnCr5 steels used in tire protection chain have been investigated. From the results of wear and fatigue tests, it was determined that the ratio of effective carburizing depth to diameter is most suitable for t/D:0.15. Application of subzero treatment enhanced 86% improvement in wear resistance for 8620 steel and 47% improvement in wear resistance  for 20MnCr5 steel. It has been determined that this process also provides remarkable improvement in fatigue strength.

Keywords: Carburizing, subzero processing, bending fatigue strength