Farklı sıcaklıklarda menevişlenmiş ve borlama işlemine tabi tutulmuş SAE 5140 çeliğinin mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Borlama, metalin sertliğini ve aşınmaya dayanımını artırmak amacıyla metal yüzeyini ince bir metal borür tabakası ile kaplama işlemidir. Bor atomunun metale difüzyonu ile metal yüzeyinde ince bir tabaka halinde yeni bir bileşik oluşur. Bu tabaka çok sert özellikler gösteren bir metal borür yapısındadır. Borlama katı, sıvı ve gaz yöntemleri ile yapılabilir. Borlama işlemi alüminyum ve silisyumlu yatak çeliklerinin dışında birçok demir alaşımlarına uygulanmaktadır. Yapı çelikleri, menevişli çelikler, takım çelikleri ve paslanmaz çelikler, döküm çelikleri, sünek ve sinterlenmiş çelikler ve havada sertleştirilmiş çeliklere uygulanır. Makine imalat sektöründe özellikle kesici takım ve kalıp sektöründe karşılaşılan en büyük sorulardan biri yorulma ve aşınmadır. Bilindiği gibi makine elemanlarından istenen esas yapı yani matrisin sünek yüzeylerinin ise sert olmasıdır. Bunun nedeni en yüksek eğilme ve burulma gerilmelerinin ve bunların bileşkelerinin yüzeyde oluşmasıdır. Bunun yanı sıra ilgili makine malzemesinin darbe dayanımın yüksek olması için içyapısının sünek olması istenmektedir. Bu amaçla sektörde farklı ıslah çelikleri kullanılmaktadır. Buna karşın gerek mekanik özellik gerekse sürtünme ve aşınma kaynaklı makine hasarları meydana gelmektedir. Bu nedenle bu çalışmada bu ıslah çeliklerinde biri olan SAE 5140 çeliğinin mekanik ve tribolojik özelliklerini iyileştirmek amacıyla farklı ısıl işlem koşulları ve yüzey kaplaması deneysel olarak incelenecek ve üretilen bu alaşımların yapısal, mekanik ve tribolojik özellikleri incelenerek en uygun koşullar belirlenecektir.Anahtar Sözcükler: AISI 5140, Borlama, Su verme, Sürtünme, SEM

Boronizing is the process of coating the metal surface with a thin layer of metal boron to increase the hardness and abrasion resistance of the metal. By diffusion of boron atom to metal, a new compound is formed as a thin layer on the metal surface. This layer is a metal boron structure with very hard properties. Boriding can be done by solid, liquid and gas methods. Commercial solid boron material (Ekabor) containing BC4, KBF4 and SiC is used in solid boriding process.. Boron treatment is applied to many iron alloys other than aluminum and silicon bearing steels. Structural steels are applied to tempered steels, tool steels and stainless steels, cast steels, ductile and sintered steels and air hardened steels. One of the biggest questions in the machine manufacturing sector especially in the cutting tool and mold sector is fatigue and wear. As is known, the desired internal structure of the machine elements is ductile and the surfaces are of the desired hardness.This is due to the fact that the highest bending and torsional stresses and their components are formed on the surface. Besides, in order that the impact resistance of the related machine material is high, it is desired that the internal structure is ductile.For this purpose different cutting steels are used in the sector. On the other hand, if mechanical properties are required, machine damage caused by friction and abrasion can occur. For this reason, in order to improve the mechanical and tribological properties of SAE 5140 steel, which is one of these improvement steels, different heat treatment conditions and surface coating will be experimentally investigated and the optimum conditions will be determined by examining the structural, mechanical and tribological properties of these alloys.Keywords: AISI 5140, Boronizing, Water quench, Friction, SEM