Gaz karışımlarının iyon nitrürasyon işlemi üzerine etkisinin incelenmesi

Abstract

ÖZET İyon nitrürleme, metallerin yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi için yaygın olarak kullanılması gereken bir yöntemdir. Bu işlemle numune yüzeyinde yüksek sertliğe sahip difüzyon tabakası oluşturularak aşınmaya ve yorulmaya karşı direnç artırılır. Yüzey sertliğini artırmak ve daha iyi aşınma ve korozyon özellikleri elde etmek için çoğunlukla küçük miktarlardaki alaşım elementleri ilavesiyle metallerin yüzey özellikleri iyileştirilir. İlave edilen alaşım elementleri genellikle azot ve karbon gibi arayer elementleridir. İyon nitrürleme, gaz ve tuz banyosunda nitrürleme gibi bilinen nitrürleme işlemlerinin bir nitrürleme plazması kullanılarak geliştirilmiş bir şeklidir. İşlem sırasında, yüksek voltajda yapılan bir elektrik boşalmasından yararlanılır. Bu yüksek voltaj sırasında azot iyonları, iş parçası yüzeyine çarpmaları için hızlandırılırlar. Bu işlem bilinen tuz banyosu ve gaz nitrürleme işlemlerinden farklı olarak, çevre kirliliğine neden olmama, sertleşme kalınlığının hassas olarak kontrolü, işlem sonrası yüzeyde çok az pürüzlülük, enerji tasarrufu sağlama, işletim masrafı azlığı ve çok üstün aşınma ve yorulma dayanımı gibi avantajlara sahiptir. Bu çalışmada, AISI 8620 çeliği farklı gaz karışımlarında sertleştirilerek, optimum sertlik değerleri, difüzyon derinliği ve beyaz tabaka değişimleri incelenmiştir. Karışım gazları olarak azot, hidrojen ve argon seçilmiştir. Belirli oranlarda ikili ve üçlü karışım oluşturularak deneyler yapılmıştır. Deneysel sonuçlar X-Ray Difraktometre, optik mikroskop ve mikrosertlik cihazları ile incelenmiştir.

n SUMMARY Ion nitriding is a process that has been used extensively for improving surface properties of metals. By this treatment, the diffusion layer with a high hardness is formed on the specimen surface and the resistivity to wear and fatigue is improved. Surface properties of metals are often modified by the addition of small amounts of alloying elements for increased surface hardness, better wear and corrosion properties. The added alloying elements are usually interstitial element, such as nitrogen and carbon. Ion nitriding is an extension of conventional nitriding processes, like gas and salt bath nitriding, using a nitriding plasma. The process utilizes a glow discharge operated at high voltage through which nitrogen ions are accelerated to impact on the work piece. This treatment has many advantages such as no environmental pollution, controlling the hardness thickness sensitively, leaving very small roughness after process, saving energy, having very low business expense, and very high wear and fatigue resistance unlike conventional salt bath or gas nitriding. In this study, optimum hardness values, case depth, and change in the white layer thickness were investigated by hardening AISI 8620 steel using different gas mixtures. Nitrogen, hydrogen and argon were selected as mixture gases. Forming the double and ternary mixtures at certain ratios, the tests were carried out. Experimental results were examined by using X-Ray Diffraction, optical microscopy, and microhardness equipment.