Plastik enjeksiyon kalıp çelik yüzeylerinin borlama ile geliştirilmesi
Improvement of plastic injection mold steel surfaces by boriding
Yazar: ZÜLEYHA BİRLİK
Danışman: PROF. DR. YÜCEL GENÇER
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Borlama = Boriding ; Demir borür = Iron boride ; Plastik enjeksiyon = Plastic injection ; Takım çelikleri = Tool steels ; Çelik = Steel

Özet:
Bu çalışmada sanayide kullanılan DIN 1.2313, DIN 1.2842, DIN 1.2738, DIN 1.2343 plastik (enjeksiyon) takım çelikleri, kutu borlama yöntemi ile 850°C, 950°C ve 1050°C'de 3 saat süre ile kaplanmıştır. Oluşturulan kaplamanın mikroyapısı, faz bileşimi, mikrosertliği, kimyasal bileşimi, X-ray kırınımı, optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu, enerji dağılım spektroskopisi ve mikrosertlik ölçüm cihazı ile karakterize edilmiştir. Çalışılan üç sıcaklıkta da kaplama tabakası, altlık malzemeye yapışmıştır. Tüm numunelerin borür tabakasında FeB ve Fe2B fazlarının varlığı tespit edilmiştir. Borür tabakası testere dişi morfolojisinde oluştuğu, ancak testere dişli yapının altlıktaki elementlerin miktarının artması ile düzleştiği görülmüştür. DIN 1.2343 numunesinin yüzeyinde borür tabakasına ilaveten geçiş bölgesi ve bu bölgede oluşan çökelti benzeri yapılaraçık bir şekilde görülmüştür. Borlanan dört farklı çelik numunede de mikrosertlik, borür tabakadan matrise doğru gidildikçe azalma göstermektedir. Bileşiminde Mo ve Cr içeren DIN 1.2343 çeliği en düşük kaplama kalınlığına sahip olduğu görülmüştür. Tüm numunelerde borlama sıcaklığı arttıkça kaplama kalınlığı doğrusal bir şekilde artmış, en yüksek borür tabaka kalınlıkları 1050°C'de oluşmuştur. Bileşiminde daha düşük miktarda Mo (at. %0,2) ve Cr (at. %0,2-1,9) içeren çelik numunelerin kaplama kalınlıkları birbirine yakın olup, bileşiminde Mo (at. %1,12) ve Cr (at. %5,11) miktarı daha yüksek olan DIN 1.2343 çeliğinin en düşük kaplama kalınlığına sahip olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, DIN 1.2313, DIN 1.2842, DIN 1.2738, DIN 1.2343 alloy steels, which are plastic (injection) tool steels used in industry, were coated with pack boriding method at 850°C, 950°C, and 1050°C for 3 hours. The microstructure of the coating, phase composition, microhardness and chemical composition of the coating were characterized, by X-ray diffraction, optical microscopy, scanning electron microscopy, and energy distribution spectroscopy and microhardness testers. At all three boronizing temperatures, the coating layer adhered well to the substrates. FeB and Fe2B phases were evident in the boride layers of all samples. The saw-tooth morphology of the boride layer was formed, but the saw-tooth structure became flat with the increase in the amount of elements in the substrate. In addition to the boride layer on the surface of DIN 1.2343, the transition zone and precipitate like structures formed in this region were clearly seen. In all four different boronized steel samples, the microhardness decreased from the boride layer to the substrates. DIN 1.2343 steel with considerable amount of Mo and Cr has the lowest coating thickness in its boride layer formed. As the temperature increased in all samples, the coating thickness also increased linearly, and the highest boride layer thicknesses were at 1050°C. The coating thicknesses are close to each other for steel samples containing lower amounts of Mo (at. 0.2%) and Cr (at. 0.2%-1.9%) in their composition. It was observed that DIN 1.2343 steel, which has a higher Mo (at. 1.12%) and Cr (at. 5.11%) content in its composition, has the lowest coating thickness.