Plazma nitrokarbürlenmiş AISI 316 paslanmaz çeliğinin korozyon direncinin postoksidasyonla iyileştirilmesi

Abstract

Yüzey mühendisliğinde; malzemelerin yüzey sertliği, aşınma direnci, korozyon direnci ve yorulma dayanımını artırmak amacıyla yapılan birçok yüzey işlem tekniği mevcuttur. Bunlardan malzeme yüzeyine eş zamanlı azot ve karbon difüzyonunu içeren termokimyasal yüzey işlemlerinden nitrokarbürlemeye son yıllarda sıklıkla başvurulmaktadır. Nitrokarbürleme ile malzemenin yüzeyinde ? (Fe2(N,C), Fe3(N,C)) ve ? (Fe4(N,C)) demir nitrokarbürlerin oluşturduğu beyaz tabaka, alt kısımda ise alaşım, nitrür ve karbürlerin oluşturduğu difüzyon tabakası vardır. Plazma ortamında yapılan termokimyasal yüzey işlemleri, işletme maliyetlerinin düşük olması, çevreye dost olması, parametrelerin kontrolünün kolay olması, düşük sıcaklılarda çalışma, güvenlik düzeyinin yüksek olması ve işlem sonrası malzeme yüzey özelliklerinde mükemmel sonuçların elde edilmesi gibi avantajlarından dolayı endüstride sürekli tercih edilmektedir. Ostenitik paslanmaz çelikler mükemmel korozyon dirençlerinden dolayı kimya, gıda, sağlık, uzay v.b. sanayinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bu tür makine, ekipman ve mekanik parçaların üretim ve mühendisliğinde korozyon dirençlerinin yanı sıra aşınma direnci ve sürtünme gibi mekanik ve tribolojik özelliklerinin de iyi olması istenir. Bu çalışmada mükemmel korozyon direncine sahip AISI 316 kalite paslanmaz çelik numunelerine önce sabit zaman (4 saat) ve sabit gaz karışım atmosferinde, plazma ortamında ferritik ve ostenitik nitrokarbürleme yapılmıştır. Nitrokarbürleme sonrası kötüleşen korozyon direncini tekrar iyileştirmek için postoksidasyon işlemi (45 dakika) uygulanmıştır. Duplex işlem sonrası numunelere ait XRD ve SEM yöntemi ile yapısal analizleri, polarizasyon yöntemi ile korozyon analizi ve mikrosertlik yöntemi ile yüzey sertliğindeki değişimler araştırılmıştır. Çalışmalar sonucunda AISI 316 paslanmaz çelikte; nitrokarbürleme işlemi ile yüzey sertliğiartmış, ancak FNC (570ºC) ve ONC (670ºC) nitrokarbürleme ile korozyon direnci kötüleşmiştir. Sonrasında yapılan postoksidasyon işlemi ile korozyon direncinin iyileşerek işlemsiz durumdaki değerine yaklaştığı sonuçları elde edilmiştir.Anahtar kelimeler: Postoksidasyon, plazma nitrokarbürleme, korozyon, paslanmaz çelik

In the surface engineering, there are several surface treatment techniques to increase surface hardness of the materials, wearing resistance, corrosion resistance and fatigue strength. Among these, recently it is often to apply nitrocarburizing, one of the thermochemical surface treatments comprising nitrogen and carbon diffusion simultaneously. By nitrocarburizing there is ?-(Fe2(N,C), Fe3(N,C)) and ?-(Fe4(N,C)) a white plate that on the surface of the material nitrocarburs constitute, alloy underside, diffusion layer that carburs and nitride constitute. It is always preferred int the industry because of such advantages as thermochemical surface treatments on the plasma environment, the fact that organization costs are low, environmentfriendly, easy control of parameters, working in the low temperatures, high-security and excellent result on the surface properties after process Austenitic stainless steel is commonly used in the chemistry, food, health, space etc. industry due to their excellent corosion resistance. However, in the production and engineering of machine, equipment and mechanical devices apart from their corosion resistance, such mechanical and tribological properties as wearing resistance and friction is required to be good. In this study, ferritic and austenitic nitrocarburizing in the plasma environment is applied to samples of AISI316 stainless steel with excellent corosion resistance, firstly definite time (4hours) and definite gas compound atmosphere. Postoxidation (45 minutes) is applied to rebetter corosion resistance deteriorated after nitrocarburizing. After duplex process structural analysis of samples with XRD and SEM method, corosion analysis with polarization method, changes in the surface hardness with microhardness is researched. After the studies surface hardness is increased with nitrocarburizing in AISI316 stainless steel; however, FNC (570ºC) and ONC (670ºC) is deteriorated with nitrocarburizing. With postoxidation process afterwards, the corosion resistance is bettered and approximated to the values of non-processed position. Keywords: postoxidizing, plasma nitrocarburizing, corrosion, stainless steel.