Termo-Reaktif Difüzyon Yöntemleri ile AISI 1050 Çeliğine Krom Karbür Kaplanması
Chromium Carbide Coating on AISI 1050 Steel by Thermo-Reactive Diffusion Methods
Yazar: Demirkıran, Tarık Buğra; Avcı, Uğur; Kurşun, Celal
Dergi: Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, Vol. 26 No. 1, 2025
Anahtar kelimeler: Plating Technology ; Kaplama Teknolojisi ; Termo-reaktif difüzyon,Kutu sementasyonu,Tuz banyosu,Krom karbür kaplama,AISI 1050 çeliği ; Thermo-reactive diffusion,Pack cementation,Salt bath,Chromium carbide coating,AISI 1050 steel

Sunulan çalışmada, AISI 1050 çeliğinin yüzey özelliklerini iyileştirmek amacıyla uygulanan Termo Reaktif Difüzyon (TRD) işlemi incelenmiş; kutu sementasyon ve tuz banyosu gibi yöntemlerle krom karbür (CrC) kaplamasının mekanik özellikler ve aşınma direnci üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Bu bağlamda, kutu sementasyonu yöntemi için %42.5 FeCr - %42.5 Al2O3 - %15 NH4Cl karışım tozları kullanılırken, tuz banyosu işlemi için ise %75 Na2B4O7•10H2O - %15 Cr2O5 -%5 Al - %5 NaF karışım tozları kullanılmıştır. Her iki metot için numuneler hazırlanan ortamda 950 oC sıcaklıkta 30, 60 ve 120 dk. sürelerde işlem görmüş ve ardından önce yağa sonra suya daldırıldıktan sonra havada soğumaya bırakılmıştır. Uygulanan TRD metotları sonrasında, numunelerin mikro yapı analizleri incelenmiş ve bekleme süresinin artmasına bağlı olarak kaplama yüzeyinde Cr oranının yükseldiği belirlenmiştir. 950 oC sıcaklıkta 120 dk. bekleme sürelerinde kaplama yüzeylerinden elde edilen EDS analizleri sonucunda kutu sementasyonu işlemi sonrası Cr içeriği tuz banyosu yöntemine kıyasla atomik oranca yaklaşık %1200 daha fazla bulunmuştur. Buna ek olarak, altlık malzeme ile kıyaslandığında kutu sementasyonu sonucu yüzey setliği %95 tuz banyosu işlemi sonrası %33 artış sergilemiştir. Çalışma sonucu aynı sıcaklık ve sürelerde uygulanan TRD metotlarından kutu sementasyonu yönteminin tuz banyosu yöntemine göre daha etkili bir yüzey modifikasyon yöntemi olduğunu göstermiştir.

In the present study, the Thermo Reactive Diffusion (TRD) process applied to improve the surface properties of AISI 1050 steel was investigated; the effects of chromium carbide (CrC) coating on mechanical properties and wear resistance were evaluated by methods such as pack cementation and salt bath. In this context, 42.5%FeCr-42.5%Al2O3-15%NH4Cl mixture powders were used for the pack cementation method, while 75%Na2B4O7•10H2O-15%Cr2O5-5%Al-5%NaF mixture powders were used for the salt bath process. For both methods, the samples were treated in the prepared conditions at 950 oC for 30, 60 and 120 min. and then immersed first in oil and then in water and allowed to cool in air. Following the application of the TRD methods, the microstructure analyses of the samples were examined and it was found that the Cr ratio on the coated surface increased as a result of the increase in holding time. As a result of the EDS analyses carried out on the coated surfaces at 950 oC for a holding time of 120 min., the Cr content after the pack cementation process was found to be approximately 1200% higher in atomic ratio compared to the salt bath process. In addition, compared to the substrate material, the surface hardness increased by 95% after pack cementation and 33% after salt bath treatment. The results of the study showed that the pack cementation method was a more effective surface modification method than the salt bath method among the TRD methods applied at the same temperature and time.