NbN/NbCN kaplanmış çeliklerin yüzey özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Anahtar Kelimeler: Termo kimyasal kaplama, NbN, NbCN, aşınma, mekanik özellikler, yapısal özelliklerBu çalışmada, AISI 1010, AISI 4140, AISI D2 ve AISI M2 çeliklerinin yüzeylerine Niobyum Nitrür kaplama işlemi uygulanmıştır. Çelikler; öncelikle niobyum nitrür kaplamalar için, gaz nitrasyonu işlemiyle azotça zengin yüzey tabakası oluşturma işlemine ( 530-570° C de 1 saat ) tabi tutulmuştur. Bu işlemleri takiben, termo-reaktif difüzyon kaplama tekniği ile ferro-niobyum, amonyum klorür, alümina ve naftalinden oluşan bir katı ortamda, yüksek sıcaklıklarda ( 900-1100°C ) niobyumlama işlemine tabi tutularak çelik malzemenin yüzeyinde NbN, ve NbCN esaslı kaplama tabakalarının oluşturulması esas alınmıştır. Niobyumlama 900°C, 1000°C ve 1100°C sıcaklıklarda 1, 2, 3 ve 4 saat sürelerde gerçekleştirilmiştir.Kaplanan numunelerin yapısal karakterzasyonları ve faz analizleri optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM), SEM-EDS ve X- ışınları paternleri kullanılarak tespit edilmiştir. Mekanik özellikleri belirlemek amacıyla sertlik ölçümleri ve aşınma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Aşınma testleri esnasında alümina ve AISI M2 bilyeler kullanılmışlardır. Aşınma deneyleri 2,5N, 5N ve 10N yüklerde 320 metre mesafede 0.1 m/s, hızda gerçekleştirilmiştir. Böylece bir kaplama şartında malzemenin aşınma davranışı incelenmiştir.Ayrıca diskler ve bilyelerde meydana gelen aşınma izleri optik mikroskop ve taramalı elektron mikrobu (SEM) kullanılarak incelenmişlerdir. Sertlik ölçümleri Vickers indentasyon tekniği ile 10g yük altında gerçekleştirilmiştir.

Keywords: Thermo-chemically-coating, NbN, NbCN, Wear, Mechanical properties, Structural propertiesIn this study, nitro-niobizing treatment was realized on the surfaces of the AISI 1010, AISI 4140, AISI D2 and AISI M2 steels. Steel samples are gas nitrided before the coating treatment for production of nitride base coatings (in the temperature of 530-570°C for an hour). After than, niobium is to diffused on the surface of pre-nitrided steel samples by thermo reactive diffusion method in the powder mixture consisting of ferro-niobium, ammonium chloride, naphthalene and alumina in the temperature of 900-1100°C for niobium nitride, and niobium carbo-nitride coatings. Niobium is to diffused at the temperature of 900°C,1000°C and 1100°C for 1, 2, 3, 4 hours periods.Structural characterization and phase analysis of the coated samples were realized using optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS), X-ray difractometer. Wear tests and microhardness measurements were realized for mechanical behaviours. Wear tests were realized against alumina and AISI M2 stell balls of the sliding speeds of 0.1 m/s and under the loads of 2.5N, 5N and 10N so, the wear behaviours of coatings for a coating paramerter were invertigaled. Worn tracks and scans of disk and ball metarials were analyzed using optical microscopy and scannig electron microscopy (SEM). Microhardness measurements were realized using Vickers inderter tester at 10g load.