40CrMnMoS86, 34CrAINi7 ve 42CrMo4 çeliklerinin tuz banyosu, akışkan yatak ve plazma ortamındaki nitrasyon kabiliyeti

Abstract

ÖZET Anahtar Kelimeler: Nitrürleme, mikrosertlik, difüzyon derinliği Yüzeyin kimyasal bileşimini değiştirerek yapılan nitrürleme, termokimyasal bir yüzey sertleştirme yöntemidir. Yüzeyde sert ve ince bir nitrür tabakası oluşturulur. Bu tabaka iki bölümden oluşmaktadır; yüzeydeki bölge beyaz tabaka (bileşik tabakası), iç kısımdaki bölge ise difüzyon tabakası olarak adlandırılır. Nitrürleme işlemi karbon çeliklerine, alaşımlı çeliklere, takım çeliklerine ve paslanmaz çeliklere başarılı bir şekilde uygulanabilmektedir. Ayrıca, son yıllarda bazı demir dışı metal ve alaşımlarına da (Al, Ti, Ni ve alaşımları) nitrürleme uygulanabilmektedir. Yıllardan beri farklı birçok endüstride kullanılan parçaların aşınma dayanımını ve yüzey sertliğini iyileştirmek amacı ile kullanılan geleneksel nitrürleme prosesleri tuz banyosunda nitrasyon ve gaz nitrasyonudur. Bunlara ilaveten son yıllarda plazma (iyon) ve akışkan yatakta nitrasyon yöntemleri de geliştirilmiştir. Plazma nitrasyonu geleneksel nitrasyon yöntemleri ile karşılaştırıldığında kısa işlem süresi, düşük sıcaklık, minimum distorsiyon, temiz numune yüzeyi ve düşük enerji kullanımı gibi bazı avantajlara sahiptir. Akışkan yatak teknolojisi ise basit olması, verimliliğin yüksekliği, çevreyi kirletmemesi ve ısı transferinin yüksek olması gibi avantajlar getirmiştir. Bu çalışmada; tuz banyosu, akışkan yatak ve plazma ortamlarında nitrasyon işlemi uygulanan 40CrMnMoS86, 34CrAlNi7 ve 42CrMo4 çeliklerinin nitrasyon kabiliyetleri incelenmiştir. Nitrasyon uygulanan çeliklerin yüzeyden içe doğru mikrosertlik değişimleri, beyaz tabaka kalınlığı ve difüzyon derinliği belirlenmiştir. Ayrıca metalografik çalışmalar ve X-ışınları difraksiyonu ile yapıda oluşan fazlar tanımlanmaya çalışılmıştır.

NITRIDING CAPABILITY OF 40CrMnMoS86, 34CrAlNi7 AND 42CrMo4 STEELS IN SALTH BATH, FLUIDIZED BED AND PLASMA SUMMARY Keywords: Nitriding, microhardness, diffusion depth The nitriding performed to change the chemical composition of the surface is the method of a thermochemical surface hardening. Fine and hard nitrided layer consist of two zones at the surface. The outer is white layer (compound layer), the inner of the layer is diffusion zone. The nitriding process can be successfully applied to carbon steels, alloy steels, tool steels, and stainless steels. In recent years, nitriding can be also applied to non-ferrous metals and theirs alloys (Al, Ni, Ti and theirs alloys). Traditional methods such as gas nitriding and salt-bath nitriding have been used by engineers to improve the surface hardness and wear resistance of parts and components in a number of different industry for many years. Recently, new techniques of the nitriding have been developed, known as ion (or plasma) nitriding and fluidized bed nitriding. Ion nitriding has many advantages (short treatment time, low process temperature, minimal distortion, clean specimens and low energy use) compared to the traditional nitriding processes. Fluidized bed technology has been successfully used for nitriding and others thermochemical coatings. This method is simple, efficient, environmentally friendly and it has high rates for mass and heat transfer. In this study, nitriding capability of 40CrMnMoS86, 34ÖA1Nİ7 and 42CrMo4 steels in salth bath, fluidized bed and plasma were investigated. Microhardness profile from surface to core, white layer thickness and diffusion zone depth of nitrided steels were performed. The microstructure and the prensence of phases were determined by metallographic and x-ray diffanction analysis.