Yüzeyi geliştirilmiş silah namlusu çeliğinin yapısal,  mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
The investigation of structural, mechanical and tribological pproperties of surface modified steel used for pistol barrels
Yazar: BUSE ZARALIOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNEM ÇEVİK
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Aşınma dayanımı = Wear resistance ; Düşük karbonlu çelik = Low carbon steel ; Nitrokarbonlama = Nitrocarburizing ; Yüzey sertleştirme = Surface hardening

Özet:
Namlu, ateşleme esnasında ve sonrasında kuvvetli basınçlara maruz kaldığından, tabancadaki sürtünme, aşınma, ısınmanın fazla olduğu parçalardan biridir ve yüksek aşınma direnci namlu performansı, ömrü için önemlidir. Nitrokarbürizasyon yapılmış metaller aşınma, sürtünme ve korozif ortamlarda mekanik ve kimyasal etkilere karşı dirençli hale gelir. Gerçekleştirilmiş çalışmalarda sıcak takım çelikleri veya farklı düşük alaşımlı çelikler kullanılmıştır. Bu çalışmada, içeriğinde bulunan karbon miktarından dolayı sertleştirilebilir ve yoğunluğu düşük 30CrMoV9 alaşımlı çelik kullanılmıştır. Bu çelikler yüzey hazırlık işlemine tabii tutulmuştur. Çelik üzerindeki istenmeyen maddeler arındırılmış ve nitrokarbürizasyon işleminde ısı farkından dolayı çatlamaya neden olmaması için ön ısıtma banyosuna daldırılmıştır. 550  °C – 590  °C sıcaklık ve 30 - 90 dakika zaman aralıklarında karbon verici ortam olan nitrokarbürizasyon ve 30 dakika oksidasyon işlemlerine tabii tutulan çelikler şoklama kazanı, sıcak durulama banyosu, kurutma, kumlama ve koruyucu yağlama banyosu aşamalarından geçerek yüzey sertleştirmesi sağlanmıştır. Nitrokarbürizasyon işlemi uygulanmış çelik yüzeyleri optik mikroskop ve SEM analizi kullanılarak karakterize edilmiştir. Beyaz tabaka kalınlığının sıcaklık ve süre ile arttığı; aşınma miktarının beyaz tabaka değerlerine bağlı olarak azaldığı gözlenmiştir. Literatür araştırması sonucunda 30 dakikadan fazla sürelerde yapılan oksidasyonlarda porozitenin arttığı görülmüştür. Poroz tabakanın proses süresine bağlı olarak arttığı; yüzey sertliğinin sıcaklık ile beraber arttığı; süre ile değişimin olmadığı görülmüştür. Difüzyon tabakasındaki artışın süre ile orantılı olduğu fakat 75 - 90 dakika sürelerinde gerçekleşen artışın diğer sürelerdeki artışlardan düşük olduğu tespit edilmiştir. Difüzyon tabakasının belirli kalınlığa geldikten sonra ilerlemediği; sertliğin difüzyon tabakasına bağlı olmaksızın arttığı; korozyon süresinin beyaz tabaka kalınlığına bağlı olarak arttığı görülmüştür. Proses sonrası yüksek yüzey sertliğine sahip düşük karbonlu çelikler elde edilmiştir.

Abstract:
Since the barrel which is one of the parts of gun exposed to the friction, wear, and warming is subjected to strong pressures during and after firing, high wear resistance is important for the life of the barrel. Nitrocarburized metals have become resistant to mechanical and chemical effects in abrasion, friction and corrosive environments. Hot tool steels or different low alloy steels have been used in the completed studies. In the present study, low density 30CrMoV9 alloy steel that can be hardened due to carbon content is used. These steels were subjected to surface preparation. The foreign substances on the steel are cleaned and immersed in the preheating bath to prevent cracking due to the temperature difference in the nitrocarburization process. The steels were subjected to nitrocarburization in carbon donor medium at 550 ° C - 590 ° C temperature and 30 - 90 minutes and 30 minutes oxidation processes. At the end they were subjected to the boiler, hot rinsing bath, drying, sandblasting and protective lubricating bath stages to provide surface hardening. The sample surfaces treated by nitrocarburization were characterized by optical microscope and SEM. It was observed that white layer thickness increased with temperature and time; also the amount of wear decreased depending on the white layer values. According to literature research, it defines that the porosity increases in oxidation when it was kept more than 30 minutes. The porous layer increases depending on the process time; surface hardness increases with temperature. It was observed that there was no change with time. It was determined that the increase in the diffusion layer is proportional to the duration, but the increase in 75 - 90 minutes is lower than the increases in the other periods. The diffusion layer does not progress after reaching a certain thickness; hardness increases regardless of diffusion layer. Also the corrosion time increased depending on the thickness of the white layer. Low carbon steels with high surface hardness were obtained after the process.