Bilyalı dövme, plazma nitrürleme ve bilyalı dövme/plazma nitrürleme dubleks yüzey işlemi uygulanmış AISI 4140 çeliğinin manyetik alan altındaki tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the tribological properties of shot peened, plasma nitrided and shot peening/plasma nitriding duplex surface treated AISI 4140 steel under magnetic field
- Tez No: 561971
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HALİM KOVACI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Sürtünme, Aşınma, Bilyalı dövme, Plazma nitrürleme, Manyetik alan, Friction, Wear, Shot peening, Plasma nitriding, Magnetic field
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekanik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 84
Özet
Aşınma, yorulma, korozyon ve kırılma gibi hasarların büyük çoğunluğu malzemelerin yüzeylerinden kaynaklanmaktadır. Bu hasarların giderilmesi için birçok yüzey işlemi kullanılmaktadır. Termokimyasal bir yüzey işlemi olan plazma nitrürleme, aşınmaya maruz kalan yüzeylerin tribolojik özelliklerini iyileştirmek için sıklıkla kullanılmaktadır. Son yıllarda, plazma nitrürleme işleminin etkinliğini artırmak için ön işlem olan bilyalı dövme işlemi uygulanarak yüzeyde her iki işlemin etkisi ile meydana gelen dubleks yüzey işlemi önerilmiştir. Tüm bu işlemlerin yanı sıra, incelenen bir diğer konu manyetik alanın yüzeyleri nasıl etkilediği ile alakalıdır. Çünkü, birlikte bilindiği üzere birçok malzeme ve makine elemanı manyetik alana maruz kalmaktadır. Manyetik alanın aşınmaya etkisi hakkında birçok çalışma yapılsa da bilyalı dövülmüş ve akabinde plazma nitrürlenmiş dubleks yüzey işlemi görmüş malzemelerin manyetik alan altındaki sürtünme ve aşınma davranışları henüz bilinmemektedir. Bu çalışmanın temel amacı, bu dubleks işleminin metalik malzemelerin manyetik etkiler altındaki sürtünme ve aşınma davranışına etkilerini belirlemektir. Bu amaçla, AISI 4140 çelik malzemeden üretilen numuneler 16, 20 ve 24 Almen şiddetlerinde dövülmüş ve dövüldükten sonra 1 ve 4 saatlik sürelerde %50N2-%50H2 gaz karışımı kullanılarak 500°C sıcaklıkta plazma ile nitrürlenmiştir. Numunelerin tribolojik özelliklerini belirlemek için manyetik alan uygulanmaksızın ve manyetik alan uygulanarak aşınma testleri yapılmış olup numunelerin yapısal ve mekanik özellikleri XRD, SEM, 3D profilometre ve mikrosertlik cihazı ile analiz edilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, bilyalı dövme ve plazma nitrürleme ile oluşturulan dubleks yüzey işleminin malzemenin mekanik özelliklerini ve aşınma performansını; yüzey sertliğini artırarak, yüzeyde bası artık gerilmeleri oluşturarak, yüzeyin tane boyutunu küçülterek ve malzemenin yüzeyinde sert fazlar oluşturarak iyileştirdiği görülmüştür. Bunun yanı sıra manyetik alan, metalik malzemelerin yüzey enerjisini artırarak yüzeyde bir oksit filmi oluşturmuştur. Bu film tabakasının, testler esnasında yüzeyin aşınmasını önlediği ve bunun sonucunda yüzeyin tribolojik özelliklerinin olumlu yönde etkilendiği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
The majority of damages such as wear, fatigue, corrosion and fracture are caused by the surfaces of the materials. Many surface treatments are used to eliminate these damages. Plasma nitriding, a thermochemical surface treatment, is a surface treatment used to improve the tribological properties of surfaces exposed to wear. In recent years, in order to increase the efficiency of plasma nitriding process, a duplex surface treatment has been proposed with the effect of both processes on the surface by applying the shot peening process which is a pre-treatment. In addition to all these processes, another issue is related to how the magnetic field affects surfaces. Because, as it is known with the advancement of today's technology, many materials are exposed to magnetic field. Although many studies have been conducted on the effect of magnetic field on wear, studies such as the wear of duplex surface treated materials under magnetic field have remained quite shallow. The main purpose of this study characterize the effects of this duplex process on the friction and wear behaviour of metallic materials under magnetic influences. For this aim, AISI 4140 steel specimens were shot peened at 16, 20 and 24 Almen intensities and were nitrided with 500°C plasma using a 50N2% -50% H2 gas mixture for 1 and 4 hours. Wear tests were performed under non-magnetic and magnetic field to specify tribological properties of the specimens and structural and mechanical properties of specimens were analyzed by XRD, SEM, 3D profilometer and microhardness tester. As a result of the studies, the duplex surface treatments were carried out to determine the mechanical properties and wear performance of the material; surface hardness, by creating residual stresses on the surface, by reducing the grain size of the surface and by forming hard phases on the surface of the material. In addition, the magnetic field raised the surface energy of the metallic materials to form an oxide film on the surface.It was concluded that this film layer prevented the wear of the surface more than normal during wear and as a result the tribological properties of the surface were positively affected.
Benzer Tezler
- AISI 4140 düşük alaşımlı çeliklerin modern yüzey işlemleri sonrası yorulma çatlak ilerleme ve aşınma davranışlarının incelenmesi
Investigation of fatigue crack progression and wear behaviour of AISI 4140 low alloy steels after modern surface treatment
MEHMET ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OKAN ÜNAL
- Aşırı plastik deformasyonun metalik malzemelerde difüzyon karakteristiklerine etkisi
The effect of severe plastic deformation on diffusion characteristics of metallic materials
OKAN ÜNAL
Doktora
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REMZİ VAROL
- Bilyalı Dövme İşleminin Termal Bariyer Kaplamaların Oksidasyon Davranışı Üzerine Etkisi
Shot Peening Process's Influence on Oxidation Behaviour of Thermal Barrier Coatings
KADİR MERT DÖLEKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mühendislik BilimleriBartın ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ABDULLAH CAHİT KARAOĞLANLI
- Toz metal parçalara ısıl ve mekanik yüzey işlemlerin birlikte uygulanabilirliğinin araştırılması
Investigation on the applicable of combination of heat and mechanical surface treatments to PM parts
ALİ BAŞARAN
Doktora
Türkçe
2007
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. REMZİ VAROL
- Plazma ile polimer kaplanmış metalik malzemelerin bazı (tribolojik) özelliklerinin araştırılması
Investigation of some (tribological) properties of metalic materials polymer coated with plasma
HATİCE VAROL ÖZKAVAK
Doktora
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAHİT KURBANOĞLU