Pulse plazma teknolojisi ile modifiye edilen 5140 çeliğinin yüzey özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the surface properties of modified 5140 steel by pulse plasma technology
Yazar: VOLKAN ZİYA BAYHAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET DURMAN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Anahtar kelimeler: Pulse plazma, AISI 5140, yüzey modifikasyonu, çizgisel aşınmaPulse plazma teknolojisi ve ekipmanları parçaların yüzey modifikasyonu için geliştirilmiştir. Esas olarak yoğun enerjili pulse kullanımı malzemenin işlem yüzeyinde morfolojinin değişimine yol açarak modifikasyona sebep olmaktadır. AISI 5140 çeliğinin yüzey özellikleri pulse plazma sistemi ile geliştirilerek pahalı ve zor bulanan çelik gruplarının yerine kullanılabilirliği araştırılmıştır.Pulse plazma yöntemiyle AISI 5140 çeliklerinin yüzeyleri modifiye edilmiştir. Çalışma yüzeyleri pulse plazma teknolojisi ile C3H8, basınçlı hava ve O2 gazları kullanılarak modifiye edilmiştir. Modifiye edilen numunelerin optik fotoğrafları çekilmiş, modifikasyon tabaka kalınlıkları ölçülmüştür. Pulse plazma işleminin uygulandığı parametrelerin modifikasyon tabaka kalınlığını ve yapısını etkilediği belirlenmiştir.Modifikasyon tabakasından alınan x-ışını analizlerinde Fe3C, Fe7C, Mo, MoC, Cr, ? -Fe ve ? -Fe piklerine rastlanmıştır. Mikrosertlik ölçümlerinde mesafeye ve pulse plazma parametrelerine göre değişen sertlik değerleri elde edilmiştir. Modifikasyon işlemi uygulanmadan 228 HV0.05 olan çeliğin sertlik değeri 990 HV0.05'ye kadar çıkarılmıştır. Sertleştirmeden sonra parçaların kararlılığı 2-3 kat artmaktadır.500m için 0,15 m/sn hızda 1N, 2N ve 3N yük altında CSM aşınma cihazı ile çizgisel (lineer) aşınma deneyleri yapılmıştır. Numunelere uygulana çizgisel aşınma deneyleri sonrası yük değişimiyle sürtünme katsayısının ve aşınma miktarlarının değiştiği gözlemlenmiştir. Sürtünme katsayıları düşmüştür. Yüzeyleri modifiye edilen çeliklerin aşınma dayanımlarının 2 kat arttığı görülmüştür. Aşınma sonrası, modifikasyon yüzeylerinden SEM görüntüleri alınmış ve EDS analizleri yapılmıştır.

Abstract:
Key Words: Pulse plasma, AISI 5140, surface modification, linear wearThe pulse plasma technology which is a new process of surface modification have been developed for the production of materials, tools and machine parts with required surface properties, such as wear and corrosion resistance. Pulsed plasma system with improved surface properties of AISI 5140 steel is expensive and hard to find the availability of steel rather than groups studied.The surfaces of AISI 5140 steel were modified by a newly developed pulse plasma technique. The surfaces of the samples were modified by a mixture of air, C3H8 and oxygen gases by using plasma pulse technique. The samples were investigated in optical microscope and modified coating layer thicknesses were measured. It was determined that pulse plasma process parameters affect the thickness of modification layer and its microstructure. In this study, the microstructure and surface properties of pulse plasma treated AISI 5140 steel was evaluated.Fe3C, Fe7C, Mo, MoC, Cr, ? -Fe, ? -Fe phases were detected in modification layer taken from X-ray analysis. Microstructural hardness measurements were taken from surface to core and different values were measured depending on various parameters. The hardness of steel sample was measured as 228 HV0.05 before pulse plasma treatment. Its value was increased to 990 HV0.05 after the treatment. After wear study, several analysis techniques such as X-ray diffraction and scanning electron microscope (SEM) and EDS were utilized to reveal the nature of this improvement. It is found that the hardness of the surface of the samples after treating was 2-3 times increased.Wear test was done in CSM-linear wear test machine with 0,15m/s constant sliding speed under 1N, 2N, and 3N loads for 500m. It was observed that friction coefficient and wear value were changed in accordance with load. Friction coefficient values of modified specimens were lower than that of non-modified ones. Wear resistance was increased in modified samples.