Assessment of the nitriding process paramaters to improve the wear resistance of selected steels
Farklı malzemelere uygulanan nitrasyon prosesindeki parametrelerin aşınma direncin arttırmasını üzerindeki etkilerinin araştırılması
- Tez No: 246014
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. ERCAN BALIKÇI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Bölümü
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 116
Özet
Sıvı nitrürleme işlemi, düşük uygulama sıcaklığından dolayı giderek yaygınlaşan bir ısıl işlem metodudur. Ferritik bölgedeki düşük proses sıcaklığı, nitrürleme işleminden sonra parçaların boyutlsal olarak kontrol edilebilmesini sağlar. Buna ek olarak, beyaz tabaka ve nitrürleme derinliğinin arttırılması istenen durumlarda, nitrürleme prosesi östenitik bölgede de uygulanmaktadır. Nitrürleme prosesi malzemelerin aşınma dirençlerini ve yüzey sertliklerini yükseltir. Bu nedenle, bu tezde, sıvı nitrürlemenin aşınma ve sertlik üzerindeki etkileri çalışılmıştır. Bu etkileri belirlemek için üç farklı özellikte malzeme seçilip sıvı nitürleme işlemine tabi tutulmuştur. Bu uygulama sırasında, dört farklı sıcaklık, dört farklı süre ve iki farklı tuz banyosu kullanılmıştır. Nitrürlenen örnekler ASTM G99-95a test tarifine göre hazırlanmış test düzeneğinde test edilmiştir. Belirtilen test tarifi, aşınma performansını hacimsel kayıp olarak ölçtüğü için, örneklerdeki malzeme kayıplarının hassas bir şekilde belirlemek önemlidir. Bu nedenle örnek malzemeler testlerden önce ve sonra olmak üzere boy ve ağırlık değişimleri belirlenmiştir. Daha sonra, örnekler, mikroyapı analizine tabi tutulmuştur. Mikroyapı analizinde, OM, XRD, SEM, ve EDS metodları kullanılarak nitrürleme sonucunda oluşan beyaz tabaka ve difüzyon tabakası özellikleri belirlenmiştir. Mikroyapı testlerinden sonra mikrosertlik ölçümleri yapılmış ve nitrürlemenin malzeme sertliğini ne kadar değiştirdiği belirlenmiştir.Bu ölçümler ışığında yapılan değerlendirmeler sonucunda, nitrürleme sıcaklığının ve zamanının, beyaz tabaka ve nitrürleme kalınlıklarında etkili oldukları belirlenmiş olup, sıcaklıkta ve süredeki artış, beyaz tabaka ve difüzyon derinliklerini arttırdığı belirlenmiştir. Ancak sıcaklığın etkisi Fick kanununa uygun şekilde zamandan daha etkili bulunmuştur. Buna ek olarak, banyodaki tuz miktarının nitrürlemenin sonuçlarını olumlu etkilediği belirlenmiştir. Daha fazla nitrojen içeren banyolarda, daha düşük sıcaklıkta bile yeterli difüzyon ve beyaz tabaka derinlikleri elde edilebilmiştir. Aynı zamanda, malzemenin içeriğinin de etkileri incelenmiş ve yüksek miktarda krom ve aliminyum içeren malzemelerde difüzyon derinliğinin kısıtlı kaldığı ancak sertliğin gayet yüksek olduğu belirlenmiştir.Aşınma testleri, nitrürlemenin düşük alaşımlı çeliklerin aşınma direncini arttırdığı görülmüştür. Sonuşlara göre kalın beyaz tabakalı pinlerle aşınma testine tabii tutulan disklerdeki hacimsel kayıp, ince beyaz tabakalı pinlerle test edilen disklere göre daha falza bulunmuştur. Sonuçlara göre beyaz tabaka kalınlığı artıkça aşınma direncini arttığı belirlenmiştir. Ancak fazla kalın beyaz tabaka kırılarak abrasif aşınmaya neden olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Liquid nitriding is one of the most popular heat treatment methods due to its application temperature which is generally in the ferritic region. This results in a good dimensional control after nitriding. Still, it is possible to apply nitriding in austenitic region to increase compound and nitriding case thickness. Nitriding increases surface hardness and wear resistance of specimens sharply. In this thesis, to see these effects of nitriding, three different alloys have been chosen and nitrided in two different salt baths for four different nitriding durations at four different process temperatures according to a predetermined nitriding test matrix. This matrix has been designed to see the effects of initial material microstructure and composition, nitriding temperature, nitriding duration, and nitriding bath composition. Afterwards, the specimens have been tested on a pin-on-disc wear setup, built according to ASTM G99-95a specification. Weights and lengths of all specimens have been measured consistent with given directions in ASTM G99-95a specifications to compare their wear resistance. Furthermore, microstructural characterizations have been completed by using OM, SEM, EDS, XRD, microhardness, and surface roughness analyses after nitriding to identify the properties of compound and diffusion layer.The evaluation of the data gathered gives an insight in to the nitriding. According to the results, time and temperature have similar effects on nitriding. The increase in nitriding time and bath temperature increases the compound layer and nitriding case thickness. However, the comparison of these two parameters shows that the effect of temperature on nitriding case is more than that of nitriding duration in consistent with Fick?s law of diffusion. Analysis of bath composition has shown that higher cyanate content, which is responsible for nitriding, make low temperature nitriding applications possible since nitriding in a bath consisting of high amount of cyanate results in a thick compound layer and nitriding case at low nitriding temperatures. Further data analysis shows that initial chemical composition of specimens has affected nitriding case thickness and microhardness directly. Low carbon steels have thicker nitriding case due to easy diffusion of nitrogen. On the contrary, alloys with high chromium and aluminum reduce nitrogen diffusivity. Nitriding case thickness of these specimens has been found to be relatively thin, although they have high surface hardnesses.Pin-on-disc wear results have shown that wear resistance of low alloy steels have increased after nitriding. Wear test results of specimens have clarified that wear on disc which tested with pins having thicker compound layer brings about more volumetric loss than those having thin compound layer on pin specimens. According to results, it is concluded that increase in the compound layer thickness results in a higher wear resistance. However, very thick compound layer has triggered abrasive wear on the disc and pin due to its brittle structure.
Benzer Tezler
- Effect of high process temperature on carbon and nutrient removal mechanisms in activated sludge system
Aktif çamur sistemlerinde yüksek proses sıcaklığının karbon ve besi maddesi giderim mekanizmaları üzerine etkisi
NİLAY SAYI UÇAR
Doktora
İngilizce
2017
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL
- Akışkan yataklı reaktörde biyolojik denitrifikasyon sürecinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
M.GÜRKAN DUMLU
- Assessment of partial nitrification/nitritification process under oxygen-limited conditions
Kısmi oksijen şartlarında nitrifikasyon/nitritifikasyon proseslerinin incelenmesi
ESRA ÇİÇEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Çevre MühendisliğiMarmara ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BİLGE ALPASLAN KOCAMEMİ
