Plazma nitrürleme, DLC kaplama ve dubleks yüzey işlemlerinin AISI 4140 çeliğinin çeki ve bası aşırı yükleri altındaki yorulma çatlak ilerleme davranışı üzerindeki etkileri
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Halim Kovacı
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ayhan ÇELİK
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Tekrarlı yükler altında çalışan malzemeler, yorulma dayanımlarının yetersiz olması durumunda hasara uğramaktadır ve bu sebeple malzemelerin yorulma dayanımlarını artırmak için plazma destekli yüzey işlemleri sıklıkla kullanılmaktadır. Bu işlemler malzemelerin sabit genlikli yükler altındaki yorulma ömürleri artırmalarına karşın, malzemelerin değişken genlikli yükler altındaki yorulma davranışları büyük farklılıklar göstermektedir. Ayrıca, malzeme herhangi bir çatlak içeriyorsa, malzemenin yararlı çalışma ömrünü belirlemek için; yorulma ömründen ziyade, malzemenin yorulma çatlak ilerlemesi davranışının incelenmesi gerekir. Bu sebeplerle, bu çalışmada, plazma nitrürleme, Elmas Benzeri Karbon (DLC) kaplama ve dubleks yüzey işlemlerinin (plazma nitrürleme+DLC kaplama), sabit ve değişken genlikli yorulma çatlak ilerlemesi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu inceleme için, AISI 4140 düşük alaşımlı çeliğinden üretilen yorulma çatlak ilerleme numunelerine plazma nitrürleme, DLC kaplama ve dubleks yüzey işlemleri uygulanmıştır. Numunelerin yapısal, morfolojik ve mekanik özellikleri; XRD, SEM, optik mikroskop, üç boyutlu profilometre, çizme testi ve mikro sertlik cihazları ile incelenmiştir. Yorulma çatlak ilerleme özelliklerinin belirlenmesi için numuneler, sabit ve değişken genlikli yorulma yüklerine maruz bırakılmışlardır. Değişken genlikli yükleme deneylerinde numunelere çeki ve bası aşırı yükleri uygulanmıştır. Malzemelerin yorulma çatlak ilerlemesi esnasındaki çatlak boyu değişimleri, dijital kameralar yardımıyla dijital görüntü alma/işleme yöntemi (DIC) kullanılarak belirlenmiştir. Uygulanan yüzey işlemleri, malzemenin yüzey sertliğini artırarak ve malzeme yüzeyinde bası artık gerilmelerinin oluşumunu sağlayarak malzemenin sabit genlikli yorulma çatlak ilerleme ömrünü artırmıştır. Çeki aşırı yüklemesi durumunda, yüzey işlemleri çatlak ucu plastik bölge büyüklüğünü işlemsiz numuneye göre azaltarak çatlak gecikme periyodunun azalmasına sebep olmuşlardır. Bası aşırı yüklemesi durumunda ise çatlak hızlanması olayını engelleyici yönde etki etmişlerdir. Plazma nitrürlenmiş ve dubleks işlem uygulanmış numunelerde, nitrür tabaka kalınlıklarının artışı ve yapıda kırılgan nitrür fazlarının bulunması, yükleme tipine bakılmaksızın yorulma çatlak ilerleme ömründe azalmaya sebep olmuştur. Bu sebeplerle, her bir yüzey işlemi malzemenin yorulma ömrü üzerinde farklı etkiler oluşturduğundan, uygun yüzey işlemi veya yüzey işlemi parametrelerinin, malzemenin maruz kaldığı yorulma yükünün tipine göre seçilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır.