Toz metal parçalara ısıl ve mekanik yüzey işlemlerin birlikte uygulanabilirliğinin araştırılması
Investigation on the applicable of combination of heat and mechanical surface treatments to PM parts
Yazar: ALİ BAŞARAN
Danışman: PROF.DR. REMZİ VAROL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Toz metalurjisi = Powder metallurgy

Özet:
Bu çalışmada, yaygın olarak kullanılan Toz Metalurjisi (T/M) malzemelerden Fe, %2Cu ve % 0,5 C karışımından oluşan bakır çeliği (FC 0205) üzerinde ısıl ve mekanikyüzey işlemlerinin birlikte uygulanabilirliği araştırılmıştır. Yağlayıcı olarak daağırlıkça % 0,8 Zinc Stearate kullanılmıştır. Bu çalışma ile 7 gr/cm3 yoğunlukta eldeedilen numuneler üzerine değişik şiddetlerde bilyalı dövme işlemi uygulanarak yüzeyyoğunluğunun arttırılması ve bunun üzerine termokimyasal yüzey sertleştirme işlemiuygulanabilirliği araştırılmıştır.Bu amaçla, numunelerin yarısı 0,5 bar vakumda 1125 oC'de 30 dak. diğer yarısı ise1120 oC'de yarım saat konvansiyonel fırında sinterlenmiştir. Elde edilennumunelerin 7 gr/cm3 yoğunlukta olması sağlanmıştır. Çekme ve yorulmanumuneleri haline getirilen parçaların bir kısmı 25A, bir kısmı 32A ile bilyalıdövülürken diğer bir kısmına ise herhangi bir bilyalı dövme işlemi yapılmamıştır.Termokimyasal yüzey sertleştirme işlemi olarak plazma nitrokarbürleme yapılmıştır.Plazma nitrokarbürasyon işleminde tüm işlemler; hacimce, %3 metan, %13 hidrojenve %84 azot gazı karışımında, 555 oC'de 2 saat, 600?900 Pa (5-7 mmHg sütunu)basınç altında tutularak gerçekleştirilmiştir. Yalın numunelere, bilyalı dövülmüşnumunelere, plazma nitrokarbürleme yapıldığı gibi plazma nitrokarbürleme yapılmışnumuneler üzerine de bilyalı dövme işlemleri yapılarak değişik kombinasyonlaroluşturulmuştur. Çekme ve yorulma işlemleri sonrası; birim şekil değiştirme oranı,maksimum çekme mukavemeti, S-N eğrileri, yorulma dayanımları, sertlik ölçümleri,TEM incelemeleri, optik mikroskop incelemeleri ve XRD incelemeleri yapılaraksonuçlar değerlendirilmiştir.Anahtar Kelimeler: Toz Metalurjisi, Vakum Sinterleme, Bilyalı Dövme, PlazmaNitrokarbürleme, Yorulma (S-N)

Abstract:
In this study, joint applicability of thermal and mechanical surface treatmentprocedures on the widely used powder metallurgy (P/M) alloy FC 0205 (copper steel,Fe-% 2 Cu-% 0,5 C) was investigated. % 0,8 (wt) Zinc Stearate was used as thelubricant. In this study, surfaces of specimens with a density value of 7 gr/cm3 wereshot-peened and the possibility of increasing the surface density and applicability ofthermochemical surface hardening processes were investigated.In order to accomplish this, half of the specimens were sintered at under 0,5 barvacuum and 1125 oC environment for 30 minutes, while the rest were sintered at1120 oC for 30 minutes in a conventional oven. The density of the specimens weremaintained at 7 gr/cm3. Specimens for tensile and fatigue testing were prepared fromthe above mentioned parts. Some of the specimens were shot peened with 25A shots,some were shot peened with 32A shots, while no shot peening were applied to therest of the specimens.Plasma nitrocarburizing was applied as a thermochemical surface hardening process.Plasma nitrocarburizing process was performed in a gas environment of 3 %methane, 13 % hydrogen and 84 % nitrogen, at 555 oC, for 2 hours, under 600-900 Pa(5-7 mmHg) pressure. Plasma nitrocarburizing was applied to both plain and shotpeenedspecimens and also shot peenind was applied to plasma nitrocarburizedspecimens in order to get various combinations of specimen groups. After tensile andfatigue testing; amount of deformation of strain, tensile strength, S-N curves, fatiguestrength, hardness values, TEM investigations, optical microscopy and XRD studieswere performed and results were discussed.Key Words: Powder Metallurgy, Vacum Sintering, Shot Peening, PlasmaNitrocarburizing, Fatigue (S-N)