Geri Dön

AISI 4340 çeliğinin plazma nitrürlenmesi, mikroyapısal ve mekanik özelliklerinin karakterizasyonu

Microstructural and mechanical characterization of plasma nitrided AISI 4340 steel

PDF İndir

  1. Tez No: 580590
  2. Yazar: MOHAMMAD BAFANDEGAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. AYHAN ÇELİK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Plazma Nitrürleme, AISI 4340 çelik, Mikroyapı, Artık gerilme, Yorulma dayanımı, Plasma Nitriding, AISI 4340 steel, Microstructure, Residual stress, Fatigue strength
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Atatürk Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 91

Özet

ÖZET Doktora Tezi AISI 4340 ÇELİĞİNİN PLAZMA NİTRÜRLENMESİ, MİKROYAPISAL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN KARAKTERİZASYONU Mohammad BAFANDEGAN Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Ayhan ÇELİK Ortak Danışman: Prof. Dr. Alireza AKBARİ Normalleştirilmiş AISI 4340 çelik numuneleri, 1, 4 ve 8 saat boyunca 470°C, 520°C ve 570°C farklı nitrürleme sıcaklıklarında %50 N2-%50 H2 işlem gazı karışımında plazma nitrürlenmiştir. Bileşik ve difüzyon tabakaları, optik ve elektron mikroskopi gözlemleri, X-Işını difraksiyon analizi ve mikro sertlik testi kullanılarak tanımlandı. Plazma nitrürlemeye bağlı olarak oluşan artık gerilme, XRD g-sin^2 ψ metodu ile ölçülmüştür. Sabit gerilmeli genlik ters eğilme yorulma testleri (R=−1) yapıldı. Sonuçlar, nitrürlenmiş numunelerde bileşik ve difüzyon tabakalarından oluştuğunu göstermiştir. Nitrürleme sıcaklığının arttırılması azot alımını arttırır ancak dekarburizasyonunu yoğunlaştırır. Dekarbürizasyon, bileşik tabakası kompozisyonunu, kalınlığını, kesitsel sertlik profilini ve yüzey sertliği değerlerini güçlü bir şekilde etkiler. Buna bağlı olarak, daha yüksek nitrit sıcaklıklarında, γ-Fe4N ve ε-Fe2-3N bileşik katmanı, Fe-Fe4N'ye dönüşür ve 570°C'de nitrürlenme süresi yükseldikçe bileşik tabaka kalınlığı azalır. 8 saat boyunca 470°C'de nitrürlenen numuneler için 7 µm'lik en kalın bileşik tabaka elde edilmektedir. Difüzyon tabakası kalınlığı, nitrürleme sıcaklığı ve süresinin artmasıyla artar ve 8 saat boyunca 570°C'de nitrürlenen numuneler için 350 µm'lik en kalın difüzyon tabakası elde edilmektedir. En yüksek 750 HV yüzey sertliği, 8 saat boyunca 470°C'de nitrülenen numune için elde edilmektedir. Yüksek nitrürleme sıcaklıklarında (570°C) nitrürlenme süresi yüzey sertliğini olumsuz etkilenmektedir. S-N eğrileri, plazma nitrürlenen numunelerin yorulma dayanımı maks. %52 Nitrürlenmamış numuneler göre artmasını gösterdi ve maksimum yorulma mukavemeti, 470°C'de 8 saat boyunca plazma nitrürlenmesinden sonra 550 MPa'ya ulaştı. Plazma nitrürleme nedenile oluşan yüzey sertliği, nitrid tabakası kalınlığı ve bası artık gerilmeler, yorulma dayanımının iyileştirilmesinde ana rol oynadığı gösterilmiştir. 2019, 91 sayfa

Özet (Çeviri)

ABSTRACT Ph.D. Thesis MİCROSTRUCTURAL AND MECHANİCAL CHARACTERİZATİON OF PLASMA NİTRİDED AISI 4340 STEEL Mohammad BAFANDEGA Atatürk University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mechanical Engineering Construction and Manufacturing Supervisor: Prof. Dr. Ayhan ÇELİK Co-supervisor: Prof. Dr. Alireza AKBARİ Normalized AISI 4340 steel samples were plasma nitrided in a mixture of 50%N2-50%H2 process gas at different nitriding temperatures of 470°C, 520°C and 570°C for 1, 4 and 8 h. The compound and diffusion layers were characterized using optical and electron microscopy observations, X-Ray diffraction analysis and microhardness testing. The residual stress created due to plasma nitriding was measured by XRD g-〖sin〗^2 ψ method. Constant stress amplitude plane reversed bending fatigue tests (R=−1) were conducted. The results indicated that nitrided case consists of compound and diffusion layers. Increasing the nitriding temperature enhances nitrogen uptake but intensifies substrate decarburization. Substrate decarburization strongly affects the compound layer composition, thickness, cross-sectional hardness profile and surface hardness values. Accordingly, at higher nitriding temperatures, ployphase γ-Fe4N and ε-Fe2-3N compound layer evolves to monophase γ-Fe4N, and at 570°C compound layer thickness decreases with increasing nitriding time. The thickest compound layer of 7 µm is obtained for samples nitrided at 470°C for 8 h. The diffusion layer thickness increases with increasing the nitriding temperature and time and the thickest diffusion layer of 350 µm is obtained for samples nitrided at 570°C for 8 h. The highest surface hardness of 750 HV was obtained for sample nitrided at 470°C for 8 h. At the high nitriding temperatures, (570°C) nitriding time adversely affects the surface hardness. S-N curves show that plasma nitriding improves the fatigue limit by max. 52% of un-nitrided specimens and maximum fatigue limit was attained 550 MPa after plasma nitriding at 470°C for 8 h. It is shown that surface hardness, nitrided layer thickness and compressive residual stresses created by plasma nitriding have the principal effect on improvement of fatigue strength. 2019, 91 pages

Benzer Tezler

  1. Tez No

    752042

    İşlenmesi zor malzemelerin yüksek talaş kaldırma oranlarıyla işlenmesi için ısı destekli hibrid sistemin geliştirilmesi ve çalışma parametrelerinin belirlenmesi

    Developing of thermal-aided hybrid system for machining difficult-to-machine materials with high material removal rate and determining of its operation parameters

    ATAKAN UĞRAŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Makine MühendisliğiGazi Üniversitesi

    İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FIRAT KAFKAS

  2. Tez No

    38600

    The effect of stress ratio on fatigue crack growth kinetics of AISI 4340 steel

    AISI 4340 Çeliğinin yorulma çatlağı ilerlemesine gerilim oranının etkisi

    Ş.MELİH ÇADIRCI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1995

    Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. RIZA GÜRBÜZ

  3. Tez No

    846989

    Modeling mechanical response of AISI 4340 steel under various compressive strain rates

    AISI 4340 çeliğinin mekanik davranışının farklı sıkıştırıcı gerinim hızlarında modellenmesi

    CANSU AYGÜZER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CANER ŞİMŞİR

  4. Tez No

    150101

    AISI 4340 çeliğinin nitrürasyon ve GTA kaynak yöntemi ile yüzey modifikasyonu işlemleri sonrası mekaniksel davranışların araştırılması

    The investigation of mechanical behavior of surface modification treatments, GTA welding process and nitriding of AİSİ 4340

    SONER BUYTOZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2004

    Metalurji MühendisliğiFırat Üniversitesi

    Metalurji Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. MUSTAFA YILDIRIM

  5. Tez No

    416407

    Determination of fracture and fatigue behaviours of 4340 steel

    4340 çeliğinin kırılma ve yorulma özelliklerinin incelenmesi

    GÖKÇE ŞEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RIZA GÜRBÜZ

    PROF. DR. BİLGEHAN ÖGEL

Geri Dön