Borlanmış armox çeliğinin karakterizasyonu ve aşınma özelliklerinin incelenmesi
Characterization and investigation of the wear properties of borided armox steel
- Tez No: 1020140
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN ONUR TAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Giresun Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, yüksek sertliğe sahip Armox Advance zırh çeliğinin kutu borlama yöntemi ile kaplanabilirliği, mikroyapısal özellikleri, büyüme kinetiği ve mekanik/tribolojik performansı sistematik olarak incelenmiştir. Borlama işlemleri, ticari Ekabor II tozu kullanılarak üç farklı sıcaklıkta (900°C, 950°C, 1000°C) ve üç farklı sürede (2, 4, 6 saat) gerçekleştirilmiştir. Mikroyapı analizleri (SEM, EDX, XRD), tüm borlama koşullarında yüzeyde dışta FeB ve içte Fe₂B fazlarından oluşan, karakteristik testere dişi morfolojisine sahip çift katmanlı bir borür tabakasının oluştuğunu göstermiştir. Tabaka kalınlığının artan sıcaklık ve süre ile 71 µm'den (900°C-2s) 191 µm'ye (1000°C-6s) yükseldiği ve büyümenin difüzyon kontrollü parabolik bir yol izlediği belirlenmiştir. Arrhenius analizi ile bor difüzyonu için aktivasyon enerjisi 179,08 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Yüzey mikrosertliği tüm borlanmış numunelerde 1800-2000 HV aralığında ölçülürken, borlama sırasındaki yüksek sıcaklık etkisiyle altlık sertliğinin 746 HV'den yaklaşık 360 HV'ye düştüğü gözlenmiştir. Tribolojik performans, ball-on disc yöntemiyle 10 N ve 20 N yükler altında WC karşı malzeme kullanılarak değerlendirilmiştir. Aşınma direncinin borlama şiddetiyle monoton artmadığı; en düşük aşınma hacimlerinin (10 N'da 3×10⁻³ mm³) 900°C-2 saat koşulunda (A-1) elde edildiği, buna karşılık en şiddetli koşul olan 1000°C-6 saat (C-3) numunesinin ise borlanmamış malzemeye kıyasla 54 kata varan daha yüksek aşınma hacmi sergilediği tespit edilmiştir. SEM analizleri, aşınma mekanizmalarının FeB/Fe₂B faz dengesine bağlı olarak hafif parlatma, gevrek çatlama/delaminasyon ve katastrofik üçüncü cisim aşınması olmak üzere üç farklı rejimde gerçekleştiğini ortaya koymuştur. Sonuç olarak, Armox Advance çeliğinin tribolojik optimizasyonunda yalnızca tabaka kalınlığı veya yüzey sertliğinin değil, FeB/Fe₂B faz dengesinin kritik parametre olduğu belirlenmiştir. İncelenen koşullar arasında 900°C'de 2 saatlik borlama işlemi, en üstün aşınma direncini sağlayan optimal parametre olarak önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the boriding capability, microstructural characteristics, growth kinetics, and mechanical/tribological performance of high-hardness Armox Advance armor steel were systematically investigated using the pack boriding process. Boriding treatments were carried out using commercial Ekabor II powder at three different temperatures (900°C, 950°C, and 1000°C) and three different treatment durations (2, 4, and 6 hours). Microstructural analyses (SEM, EDX, and XRD) revealed that a characteristic double-layer boride coating consisting of an outer FeB layer and an inner Fe₂B layer with a typical saw-tooth morphology was formed under all boriding conditions. The boride layer thickness increased from 71 µm (900°C–2 h) to 191 µm (1000°C–6 h) with increasing temperature and treatment time, following a diffusion-controlled parabolic growth mechanism. Based on Arrhenius analysis, the activation energy for boron diffusion was calculated to be 179.08 kJ/mol. The surface microhardness of all borided specimens ranged between 1800 and 2000 HV, whereas the substrate hardness decreased from 746 HV to approximately 360 HV due to the high temperatures employed during the boriding process. The tribological performance was evaluated using the ball-on-disc test under normal loads of 10 N and 20 N against a WC counterface. The results demonstrated that wear resistance did not increase monotonically with increasing boriding severity. The lowest wear volume (3 × 10⁻³ mm³ at 10 N) was obtained for the specimen borided at 900°C for 2 h (A-1). In contrast, the specimen treated under the most severe condition (1000°C for 6 h, C-3) exhibited a wear volume up to 54 times higher than that of the untreated material. SEM observations indicated that the dominant wear mechanisms varied depending on the FeB/Fe₂B phase balance and could be classified into three regimes: mild polishing wear, brittle cracking/delamination, and catastrophic third-body wear. In conclusion, the results demonstrated that the FeB/Fe₂B phase balance, rather than only the boride layer thickness or surface hardness, is the critical parameter governing the tribological optimization of Armox Advance steel. Among the investigated processing conditions, boriding at 900°C for 2 h is recommended as the optimum treatment, providing the highest wear resistance.
Benzer Tezler
- Hibrit kompozit zırh tasarımı ve balistik direncinin incelenmesi
Hybrid composite armor design and investigation of its ballistic resistance
BERK KAAN ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiBartın ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YILMAZ KÜÇÜK
- Metal plakaların balistik performanslarının farklı yüzey mühendisliği uygulamalarıyla geliştirilmesi
Improving the ballistic performance of metal plates through different surface engineering applications
VAHAP NECCAROĞLU
Doktora
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OKAN ÜNAL
- Alaşımsız düşük karbonlu yassı mamüllerin elektrokimyasal olarak borlanması ve borlama işleminin mekanik özelliklere etkisi
Evaluation of mechanical behavior of borided low carbon full hard steel sheet
ASLI SU BORA
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET İBRAHİM TİMUR
- Çok duvarlı karbon nanotüp bağlanmış ve kesme gerilimi altında kalınlaşan sıvı emdirilmiş kumaşların ve bunlar ile üretilen hibrit tabakalı kompozitlerin mekanik ve balistik özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical and ballistic properties of multi-walled carbon nanotube bonded and shear thickening fluid impregnated fabrics and hybrid laminated composites
HAMZA TAŞ
Doktora
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM FADIL SOYKÖK
- Atık malzemelerden mekanik aktivasyon indirgeme yöntemi ile üretilen SiC'in bazı fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of some physical properties of SiC produced from waste materials by mechanical activation reduction method
EMRAH ÇELİK
Doktora
Türkçe
2025
Mühendislik BilimleriFırat ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AKIN ODABAŞI