Termoreaktif difüzyon yöntemiyle çelik yüzeylerin krom karbür kaplanması

Abstract

V. ÖZET Bu çalışmada farklı bileşimlerdeki çeliklerin karbür kaplama özellikleri incelenmiştir. Çelik malzemeler, genellikle çeşitli ısıl işlemlerle kullanıma hazır hale getirilmektedir. Klasik yüzey sertleştirme ısıl işlemlerinin yamsıra günümüzde CVD ve PVD olarak adlandırılan yöntemlerle de malzemeler aşınmaya karşı dirençli hale getirilebilmektedir. Son yıllarda yapılan çalışmalarda TRD/TD prosesi olarak adlandırılan bir yöntemle çelik yüzeyleri sert, korozyona dayanıklı, seramik esaslı karbür tabakaları ile kaplanabilmektedir. TRD prosesi, ergimiş boraks banyosunda 850°C-1050°C sıcaklık aralığında gerçekleşir. Çoğu uygulamalarda daldırma süresi 0,5-10 saat arasmda değişir ve optimum karbür kalınlığı 5-15 jım'dir. Ergimiş boraks banyosuna daldırma esnasmda ana metal yüzeyi üzerinde karbür tabakası şu aşamalarla meydana gelir: Banyoya ilave edilen karbür yapıcı elementler boraks içerisinde çözünürler. Daha sonra çeliğin içerisindeki karbon, karbür yapıcı elementlerle birleşerek karbür tabakası oluşturur. Tabakanın büyümesi ise karbür yapıcı elementlerle karbon atomları arasındaki reaksiyonlarla sağlanır. Deneysel çalışmalarda M2 yüksek hız takım çeliği, D3 soğuk iş takım çeliği,4140 İslah çeliği ve yüksek karbonlu az alaşımlı ÇD malzemelerine sabit sıcaklıkta (950° C) farklı sürelerde TRD prosesi uygulanarak kaplamanın özellikleri araştırılmıştır. Artan işlem sürelerinde tabaka kalınlığında artışlar gözlenmiştir. Ancak bu artışlar artan zamanla azalan bir değişim göstermektedir. Buda Arhenius türü yayınma ağırlıklı proseslerde görülen fiziksel bir değişimdir. -40-

SUMMARY CHROMIUM CARBIDE COATING ON STEEL SURFACES BY THERMOREACTIVE DIFFUSION PROCESS In this study, parameters and properties of carbide coating on steels of various compositions were investigated. Steels materials, in general, are made ready for use by various heat treatments. In addition to the conventional surface hardening heat treatments, presently, it is also possible to make the materials resistant to wear by processes known as CVD and PVD. In studies carried out in recent years, it has become possible to coat steel surfaces with a hard, corrosion rezistant, ceramic-based carbide layers by a method called TRD/TD process. TRD process is carried out in a molten borax bath within the temperature range of 850° C-1050° C. In many application immersion time varies between 0.5-10 hrs, and optimum carbide thickness is 5-15 u,m. During immersion into molten borax bath the carbide layer forms on steel surface through the fallowing stages: The carbide forming elements which are added to bath dissolve in borax. Later, the carbon in steel combines with the carbide forming elements giving a carbide layer. The advance of layer is obtained via the reactions between carbide forming elements and carbon atoms. In the experimental studies M2 high speed tool steel, D3 cold work tool steel, 4140 alloy steel, and high carbon-low alloy cast steel materials were subjected to TRD process at costant temperature (950° C) for various times and the properties of coatings were investigated. An increase in coating thickness was observed upon increasing lengths of treatment times. However, it was show that these increments decreased with time. ' l) -41-