Koruyucu gaz atmosferinde macun borlama tekniği ile çelik yüzeylerinin sertleştirilmesi /
Yazar: FEHMİ NAİR
Danışman: PROF.DR. M. BAKİ KARAMIŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1996
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Borlama = Boriding ; Difüzyon = Diffusion ; Yüzey sertleştirme = Surface hardening ; Çelik-metal = Steel-metal

Özet:
ÖZET Bu çalışmada bazı çelik yüzeylerinin horlanılarak sertleştirilmesi amaçlanmıştır. Borlama işlemi, termokimyasal bir yüzey sertleştirme işlemi olup; yüksek sıcaklıkta bor atomlarının çelik yüzeyine diffuze ettirilmesi esasına dayanır. Borlama kimyasal ve fiziksel davranışı bakımından nitrasyon ve sementasyon gibi yüzey sertleştirme yöntemleriyle benzerlik gösterir. Kullanılan bor kaynağının fiziki durumu; katı, sıvı, gaz ve plazma âzında olabilmektedir.katı âzda borlama teknik ve ekonomik açıdan avantajlar sergilediğinden bu çalışmada Katı fazda borlama tekniklerinden biri olan; macun borlama tekniği ile borlama yapılmıştır. Borun oksijene karşı yüksek ilgisinden dolayı işlem, koruyucu argon gazı atmosferinde gerçekleştirilmiştir. Deneylerde; AISI 1020, AISI 1040 ve AISI 4140 çeliklerinden hazırlanılan numuneler kullanılmıştır. Böylece alaşımlı, alaşımsız çeliklerde ve farklı karbon oranlarına sahip çeliklerde, horlamanın yüzey mikroyapı ve mikrosertlik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Yüzeylerine = 2 mm kalınlığında pasta bor sürülen numuneler, 2-5 saat arasında değişen sürelerde ve 800 °C- 1100 °C arasında değişen sıcaklıklarda horlanmıştır. Sabit süre (2 saat), değişen sıcaklıklarda (800 °C, 900 °C, 1000 °C, 1 100 °C) yapılan borlama işlemleri neticesinde, en uygun tabaka ve mikrosertlik özelliklerini veren borlama sıcaklıkları tespit edilirken, sabit sıcaklık (900 °C) ve değişen sürelerde ( 2,3,4,5 saat) yapılan borlama işlemi neticesinde ise en uygun tabaka ve mikrosertlik özelliklerini veren borlama süresi tespit edilmiştir. Borlanılan numunelerde meydana gelen özellik değişimleri, metalografik incelemeler ve mikrosertlik taramaları ile belirlenmiştir. Metalografik incelemeler göstermiştir ki; alaşıma? ve alaşımlı çeliklerde borür; Fe2B fazında olup dişli forma sahiptir. Borür tahakasmm ana malzemeye geçişi alaşımlı çeliklerde bir geçiş bölgesi üzerinden gerçekleşirken, alaşımsız çeliklerde geçiş bölgesine rastlanmamıştır. Mikrosertlik taramaları sonucunda, malzeme cinsine, borlama sıcaklığına ve borlama süresine bağlı olarak 700-1750 HV o.m mikrosertlik değeri ve 30-60 um arasında değişen borürü tabakası kalınlıkları elde edilmiştir.

Abstract:
IV ABSTRACT The purpose of this study is the hardening of the surface of some steel Boronising treatment is a thermochemical heat treatment process and its prenciple depends on diffusion of boron atoms to the surface of steel to be treated. Boronising is resemble to nitriding and carburising treatments as chemical and physical behaviours. The boron sources, physically, can be solid, liquid, gas or plasma atmospheres for diffusion. However, the solid boronising has an tecnical and economical advantages. Therefore, in this study, paste boronising which is a solid boronising techniques has bee applied to the material. Since the boron has an activitry to oxigen, paste boronising was applied in argon gas atmosphere. Samples prepared from AISI 1020, AISI 1040 and AISI 4140 stells were used in experimental work. Therefore, for non alloyed and alloyed steels with different carbon content, the effects of carbon and alloying element contents to rnicrostructure and microhardness have been investigated. The samples coated with paste boron carbure in = 2 mm were boronised at the different temperatures (i.e 800-900-1000 and 1100 °C) between 2-5 hours durations the optimal layer depthes and microhardnesses were determined by different treatment temperatures in constant duration (Le 2 h) on the other hand they were also determined by different durations at constant treatment temperature (Le 900 °C) For the observation of proporties changes, metallographic examination and hardness measurements have been done. As the result of metallographic examination, the boride generated on the steel surfaces is a Fe2B phase and it has tooth shape. While the interface between layer and matrix in alloyed steel has a transition zone, in non alloyed steels there is no a transition zone. The hardnesses obtained on the steel surface are arranged between 700-1750 HV 0.06 according to kind of the steel, treatment temperatures and durations. The layer thicknesses between 30- 60 um are obtained according to the same actors.