Plazma nitrokarbürlenen AISI 4140 ve 1020 çeliklerinin yapısal, mekanik ve tribolojik özelliklerinin araştırılması

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2004

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Mehmet Karakan

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ayhan ÇELİK

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

ÖZET Doktora Tezi PLAZMA NİTROKARBÜRLENEN AISI 4140 VE 1020 ÇELİKLERİNİN YAPISAL, MEKANİK VE TRİBOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI Mehmet KARAKAN Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Ayhan ÇELİK Nitrokarbürleme, mühendislik malzemelerinin aşınma direnci, yorulma mukavemeti ve korozyon mukavemetini iyileştirmekte kullanılan termokimyasal işlemlerden biridir. Yüzeyde e-Fe2-3(N, C) ve y~Fe4(N, C) demir nitrür ve karbürlerinden oluşan bir beyaz tabaka, onun altmda alaşım nitrür ve karbürlerinin olduğu difüzyon tabakası meydana gelir. Plazma şartlarında gerçekleştirilen nitrokarbürleme, işlemin çevreyle dost olması, uygun işlem değişkenleri ile tek fazlı s nitrür fazım elde etmenin kolay olması, gaz ve enerji iletiminin az olması nedeniyle tercih edilmektedir. Bu çalışmada, AISI 1020 ve 4140 çeliği farklı işlem sürelerinde (1-12 saat) ve gaz karışımlarında (N2, H2, CO2), ferritik ve ostenitik plazma nitrokarbürleme yapılmıştır. Ayrıca, elde edilen sonuçlar, plazma nitrürleme ile karşılaştınlmıştır. İşlem sonrası, XRD, SEM, AFM ve optik mikroskop kullanılarak yapısal özellikler, mikrosertlik ve yorulma cihazları ile mekanik özellikler, pin-on-disk aşınma cihazı ile de tribolojik özellikler araştırılmıştır. Araştırmalar sonunda, nitrokarbürleme işlemi sonrası yüzeyde baskın e fazı içeren 9-20 um kalınlıkta beyaz tabaka elde edilirken, bu tabaka kalınlığının sıcaklık ve zamanla arttığı ve gözenekli bir yapıya sahip olduğu gözlenmiştir. İşlem parametrelerine bağlı olarak her iki malzemede de yüzey sertliğinin yaklaşık 2-3 kat arttığı ve sertlik değerinin en yüksek değerini 4 saat işlem süresi içinde alırken, uzun işlem sürelerinde sertlikte düşüş olduğu görülmüştür. En yüksek sertlik, ostenitik işlemde ostenit tabakasında gözlenmiştir. Zamanla birlikte difüzyon ve ostenit tabaka kalınlıkları artmıştır. İşlem şartlarına bağlı olarak yorulma ömründe %28-55 arasında iyileşme meydana geldiği saptanmıştır. Aşınma deneylerinde işlem şartlarına bağlı olarak aşınma mukavemetinde %22-60 oranında artış gözlenirken, en iyi aşınma mukavemeti ostenitik nitrokarbürlemede 4 saat için elde edilmiştir. Ayrıca yüzey pürüzlülüğünün işlem süresi ve sıcaklıkla arttığı saptanmıştır. 2004, 138 sayfa Anahtar kelimeler: Yüzey işlemleri, plazma, nitrokarbürleme, aşınma, yorulma