Nitrokarbürleme ve Son Oksidasyon Proseslerinin AISI 4140 Çeliğinin Mikroyapı ve Yüzey Özellikleri Üzerine Etkisi

Authors : Ummihan Yilmaz, Burak Pehlivanli, Ayşe Erkan, Volkan Kiliçli

Pages : 1405-1412

Doi:10.2339/politeknik.984197

View : 257 | Download : 928

Publication Date : 2023-12-01

Article Type : Research Paper

Abstract :AISI 4140 çeliği, orta karbonlu düşük alaşımlı çelikler sınıfında yer almakta olup, yüksek sertleşebilirliğe sahip olması ve nispeten ekonomik bir çelik olması nedeniyle endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. AISI 4140 çeliği aynı zamanda nitrürlebilen çelikler arasında yer almaktadır. Nitrürleme işlemiyle, yüzeyde elde edilen sert nitrür tabakası sayesinde sadece aşınmaya dirençli bir yüzey değil aynı zamanda yorulma dayanımında da artış sağlanmaktadır. Bu çalışmada, düşük basınçlı gaz nitrokarbürleme işlemi ve farklı sürelerde son oksidasyon işlemi uygulanmış AISI 4140 çeliğinin mikroyapısal ve yüzey özellikleri araştırılmıştır. Bu amaçla, AISI 4140 çelik numuneler, 850 °C\'de 60 dk östenitlenmiş 60 °C’de yağda soğutulmuştur. Soğutma sonrası numuneler 630 °C’de 60 dk temperlenmiştir. Gaz nitrokarbürleme işlem basamakları; 350 °C’de 45 dk ön oksidasyon, 550 °C’de 90 dk nitrürleme ve 550°C’de 480 dk nitrokarbürleme uygulanmış ve ardından numuneler 45-180 dakika aralığında su buharı kullanılarak son oksidasyon işlemine tabi tutulmuştur. Mikroyapısal karakterizasyon çalışmaları optik mikroskop, tarama elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X ışını spektrum analizi (EDX), X ışını kırınımı (XRD) analizi, mikrosertlik ve yüzey pürüzlülüğü ölçümleriyle gerçekleştirildi. X ışını analiz sonuçlarından, numunelerin yüzey katmanının demir nitrür, ɛ-Fe2-3N ve ɣ’-Fe4N fazlarını ve demir oksit (Fe3O4) içerdiği tespit edilmiştir. Son oksidasyon süresi arttıkça, demir oksit (Fe3O4) tabaka kalınlığını arttığı belirlendi. Nitrokarbürlenmiş ve son oksidasyon işlemi uygulanmış AISI 4140 çelik numuneler içerisinde, en iyi sertlik derinliği, yüzey sertliği ve yüzey pürüzlülüğü birleşimi 150 dakikada son oksidasyon uygulanmış elde edilmiştir.
Keywords : AISI 4140 çeliği, Nitrokarbürleme, Son oksidasyon, Mikroyapı, Sertlik, Yüzey pürüzlülüğü

ORIGINAL ARTICLE URL