Yüksek alaşımlı çeliklerin borlanması sonucunda oluşan ısıl artık gerilmelerin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, yüksek alaşımlı çeliklerde borlama işlemi esnasında oluşan tek katmanlı borür tabakasının (Fe2B) , parça üzerinde oluşturduğu artık ısıl gerilmeler ve bu gerilmelerin tabaka kalınlığına bağlı değişimi sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Borlanmış parçanın 2 boyutlu sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Modelin 823 K?den oda sıcaklığına (293 K) soğutulması Ansys yazılımı kullanılarak simüle edilmiştir. Simülasyon çalışmalarında zamana bağlı (transient) ısıl analiz ve gerilme analizi yapılmıştır.Yapılan analizler neticesinde, oluşan gerilmelerin sıcaklık düşüşüne bağlı olarak arttığı görülmüştür. Fe2B tabakasında basma gerilmeleri, buna karşılık çelik parçada çekme gerilmeleri oluştuğu gözlemlenmiştir. Ayrıca tabaka kalınlığının artmasıyla borür tabakasında oluşan basma gerilmelerinin azaldığı, çelik parçada oluşan çekme gerilmelerinin ve borür tabakası ile altlık malzeme arasında oluşan kayma gerilmelerinin arttığı tespit edilmiştir.

In this study, boride layer (Fe2B) formation on high-alloy steels and effect of layer thickness on residual stress distribution have been investigated by using finite elements method systematically. A 2-D Finite Elements model was created and a transient thermal and stress analysis was performed on the model by simulating cooling process, from 823 K to room temperature(293 K) by using ANSYS code. The result of the FEM analysis revealed that, the thermal-induced residual stresses increas with decreasing temperature of the cooling process. The occurance of compressive stresses on the boride layer and tensile stresses on the steel workpiece was deduced. It is also found that, with increasing layer thickness. the compressive stress on the boride layer decreses while tensile stress on steel workpiece and shear stress in the interlayer increases.