Borlama işleminin çeliklerin yüzey kalitesi ve aşınma davranışına etkisinin incelenmesi

Abstract

ÖZETBu çalışma için kullanılan yapı malzemeleri AISI 1020, AISI1040 ve AISI 2344 çelikleridir. AISI1020 ve AISI 1040 çelikleri makine konstrüksyonunda geniş kullanım alanı bulmaktadır. AISI 2344çeliği ise sıcak iş takım çeliği olarak kullanılmaktadır.Borlama işlemi için her çelik gurubundan 30 mm çapında ve 4.5 mm et kalınlığında numunelerhazırlanmıştır. Numuneler üzerine farklı yüzey pürüzlülükleri elde etmek için; 80'lik, 150'lik, 240'lık,600'lük, 1000'lik su zımparası ve keçe ile aşınma işlemi uygulanmıştır.Borlama işlemi; katı borlama olarak, Ekabor I tozu ile 900ºC'de 2-4 ve 6 saat olarakyapılmıştır. Bu borlama işlemi çeliklerle Ekabor I tozunun temas ettiği çelik kutular içerisinde, elektrikrezistanslı fırınlar yardımıyla yapılmıştır.Numunelerin borlama öncesi ve sonrası yüzey pürüzlülükleri Mitutoyo profilometre ileölçülmüştür. Borlanan numuneler özel bir teçhizat sayesinde 10'ar dakikalık çevrimler halinde; 10-18ve bazende 30 kez aşındırılmıştır. Her bir çevrim sonunda numunenin yüzey pürüzlülüğü tekrarölçülmüş, ve aşınma sonrası ağırlık kaybıda tesbit edilmiştir.Borlama ve aşınma işlemlerinden sonra yüzey yapısı SEM cihazıyla fotoğraflanmıştır.Numunenin oluşturduğu tabaka fazını belirliyebilmek amacıyla XRD analizleri yaptırılmıştır.Numunelerin mikro sertlik değerleri laboratuar ortamında ölçülmüştür.Borlanan numunelerin mikroyapı fotolarının alınabilmesi için, numuneler hassas aşınmaişlemlerine tabi tutulmuş ve yüzeyleri dağlanmıştır. Mikroyapı fotoğrafları Hunt Wetzlar optikmikroskobuyla fotoğraflanmıştır. Malzeme üzerinde oluşan bor tabakası genişliğide yine dijital optikmikroskobu yardımıyla ölçülmüştür.Deneyler birçok sonuç verdi. Borlama sonrası yüzey pürüzlülüğü değişir. Genellikle borlamasüresi arttıkça yüzey pürüzlülüğüde artmaktadır. Benzer parametrelere sahip numunelerde; düşükpürüzlü başlangıç yüzeyine sahip numunelerin, borlama sonrası değişimi, yüksek pürüzlü başlangıçyüzeyine sahip numunelerden fazladır. Boyut değişimi ve bor tabakası borlama işlemiyle birlikte artar.AISI 1040 çeliğinin (C) miktarı AISI 1020 çeliğinden fazladır ve AISI 2344 çeliğinin alaşım oranı AISI1040 tan fazladır. Bu nedenle AISI 1020 çeliği, AISI 1040 çeliğine oranla daha kalın ve rijit bortabakası oluşturmaktadır. Aynı şekilde de AISI 1040 çeliği, AISI 2344 çeliğinden daha iyi sonuçlarvermektedir. Borlama sonrası yüzey pürüzlülüğü yüksek olan numuneler aşınam deneyi sonucundadaha fazla aşınmıştır ve yine daha fazla ağırlık kaybına uğramıştır.

ABSTRACTThe substrate materials used fort his study were AISI 1020, AISI 1040 and AISI 2344 steels.AISI 1020 and AISI 1040 steels are widely used in different area of machine constructions. AISI 2344steels are used as hot work toll steel.30 mm in diameter and 4mm in thickness samples from all steels are prepareted forboronizing process.differentsurface roughness has been obtained by using: 80, 150, 240, 600,1000emery paper and to with wet grinding process.Boronizing was performed in a solid medium consisting of Ekabor I powders at 900ºC for 2-4and 6 hours. Test materials to be boronized which contact with Ekabor I powders were placed in asteel containes and then transferred to an electrical resistance furnace.The surface roughness of the samples was measured before and after boronizing using aMitutoya profilometer. The samples are grinded by a special equipment; for 10 minutes and 10-18 or30 times. After the process, the surface roughness are measured by meansof the profilometer and theweight loss are also determined.The surfaces of the samples are photographed by SEM equipment. the bor layer are analizedby XRD equipmentThe micro hardness from the samples are measured in laboratory.The microstructures were photographed by using a Hunt Wetzlard optical microscope, fort hephotograph process the surface are branded with nital solution.Experiments give lots of results. The surface roughness change after boronizing. Generallythe surface roughness increase with the boronizing process time. In same parameters samples; thesample with the less start surface roughness give more change after boronizing the sample with thehigh start surface roughness. Dimension change and bor layer increase after boronizing process. AISI1040 steels (C) quantity is more than AISI 1020 steel and AISI 2344 steels alloy quantity is more thanAISI 1040 steel. Because of this AISI 1020 steel gives thicker and more rijit boron layer than AISI 1040steel. AISI 1040 steel gives better results from AISI 2344. The samples witch is more roughness ofsurface after boronizing, more wear and loss more weight than the other samples.