Improvement of wear and corrosion resistance of the H13 tool steel by using thermal surface treatment
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 647734
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMET HÜSEYİN ÇETİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 223
Özet
Bu tezde, H13 takım çeliği numunelerinin aşınma ve korozyon direncini artırmak için ısıl yüzey işlemlerine tabi tutulmuştur. Numunelerin sertliği, tokluğu, darbe direnci, yorulma mukavemeti ve çatlamaya dayanma yeteneği artırarak takım çeliğinin ömrünü uzatmak amaçlanmıştır. Bu amaçla, numunelerin fiziksel ve mekanik özellikleri değiştirmek için ısıtılacak ve soğutulacak olan H13 takım çeliğindeki gerilimleri azaltmak için gerilim giderme için bir ısıl işlem uygulanmıştır. Sıcak koşullarda H13 çeliğinin temel bileşimlerini, yüzey morfolojisi, yapısal ve tribolojik özellikleri incelenmiştir. Bu tezde, borlama uygulanmasında oksidasyona dirençli şekilde numuneleri ısıyla işlerken bir koruyucu tabaka geliştirilmiştir. Bu amaçla oksidasyonu önlemek için kontrollü atmosferik ortamda tozla borlama yapılmış ve mikroyapı detaylı olarak incelenmiştir. Yüzeyde oluşan fazları belirlemek için tüm malzemeler incelenmiştir. Buna göre maksimum yüzey sertliğinin borlama işlemi sonucu gerçekleştiği görülmüştür. Bu açıdan borlama işleminin, geleneksel sertleştirme yöntemlerine kıyasla birçok avantaj sağladığı tespit edilmiştir. Borür tabakası yüksek sertleşme değerine sahiptir ve bu özelliğini aşınma, oksidasyon ve korozyona karşı koruma ile birlikte yüksek sıcaklıklarda korur. Ayrıca numunelerin çeşitli kesitlerinde mikrosertlik ölçümleri yapılmıştır. Ek olarak, numunelerin aşınma ve korozyon direnci ölçülmüş ve borlanmış numunelerin metalografik analizleri ile kontrol edilmiş, daha sonra aşınma açısından tekrar test edilmiştir. Ekonomik sonuçlar karşılaştırılmıştır çünkü bu tür malzemelerin aşınması maliyetlere neden olmaktadır. Bu da aşınma ve korozyon direncinin geliştirilmesi ihtiyacını daha da vurgular. Laboratuvarda, çalışma koşullarında nano gümüş katkılı yağlayıcılar kullanılmıştır. Borlama işlemi 700, 800 ve 900 ° C'de 2, 4 ve 8 saat nano-bor tozu ortamında gerçekleştirilmiştir. Aşınma testleri kuru koşullarda ve üç farklı ligandla hazırlanmış nano-gümüş katkılı koloidal süspansiyon ortamı ile yapılmıştır. Deneysel sonuçların analizlerinde sürtünme katsayısı, ağırlık kaybı, mikro sertlik ve yüzey pürüzlülüğü parametreleri incelenmiştir. Deney sonuçlarına göre 900° C 4 saat şartlar altında yapılan borlama işlemi sonucunda ortalama 26,5 µm kaplama kalınlığı ve 2001 HV sertlik değeri elde edilmiştir. Jelatin ile hazırlanan nano-gümüş katkılı koloidal süspansiyon, kuru aşınma koşullarına göre %52 daha iyi sürtünme katsayısı, %88 daha az ağırlık kaybı ve %51,42 daha iyi yüzey kuruluğu sonuçlarını vermiştir. Farklı ligandlarla hazırlanan nano-gümüş katkılı kolloidal süspansiyonların aşınma ortamında farklı özellikler sergilediği, ayrıca 900° C'de 4 saat şartları altında yapılan borlama işleminin korozyon hızının azaldığı ve korozyon direncinin arttığı tespit edilmiştir. Bu araştırmada AISI H13 takım çeliği alet üretiminde geniş bir uygulama alanına sahip olması sebebiyle seçilmiştir. Ekstrüzyon aşınması, ısıl çatlama, aşındırıcı aşınma, lehimleme, korozyon veya bu işlemlerin bir kombinasyonundan kaynaklanan kalıp arızasını önleme nedeniyle önemli bir teknolojik ve ekonomik öneme sahiptir. H13'ün sertlik ve mukavemeti, yüzey alanı etrafındaki artık gerilmelerinin uygulanmasıyla önemli ölçüde artırılabilir. Yaptığımız çalışmada korozyon testi, sertlik testi, aşınma testi, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Ultraviyole (UV), Transmisyon Elektron Mikroskobu (TEM), Enerji Dağılımlı X-ışını analizi ile mikroyapı görünümü analizi ile yapı incelemeleri gerçekleştirilmiştir. Numunelerin mekanik özelliklerini tanımlamak için (EDX) ve XRD analizi, yüzeylerin görsel ve elementel analizi için ise 3D topografi yöntemleri kullanılmıştır. Böylece, incelenen deney numuneleri ve bu deneylerin muhtemel tüm varyasyonları değişiklikleri tespit etmek için numunelerin özelliklerini açıklamamıza yardımcı olacaktır. Ayrıca bu araştırma gelecekteki çalışmalar için tavsiyelerde bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the H13 alloy steel specimens will subject to Thermal surface treatments in order to improve and enhancing wear and corrosion resistance, and an attempt to expose H13 alloy steel samples to different experiments and improve the length of life of H13 tool steel by increasing the hardness, toughness, impact resistance and its fatigue strength, and the ability to withstand cracking. Thus improving economic viability by limiting early failure and the ultimate goal is economic gain through delaying fail mode. To this end, we will employ a thermal treatment process to stress-relieving, for the purpose of decreases stresses in H13 tool steel, which will later be heated and cooled so as to modify their physical and mechanical properties while maintaining the form and without changing the product shape, and examine elemental compositions, surface morphologies and structural properties, and tribology properties of the H13 steel in hot conditions. In the present thesis, powder boronizing occurs in boriding and, applying boron paste, we develop a shielding layer while treating the samples with heat so as withstand oxidation. In the meantime, boronizing with powder is carried out under a controlled atmospheric environment to prevent oxidation, and detecting the microstructures in further detail. To determine the phases formed on the surface, all materials are examined. Accordingly, the maximum surface hardness is seen to materialize with the boriding process. In this respect, boronizing is shown to offer many advantages in comparison with conventional hardening methods. The boride layer has high hardening value and maintains this property at high temperatures along with other ideal features, namely, protection against wear, oxidation and corrosion. Moreover, microhardness measurements are carried out in various cross-sections. Additionally, Wear and corrosion resistance of the specimens was measured and checked alongside metallographic analyses of the boronized samples, later to be tested again for abrasion. The results are compared to determine the economic implications because abrasion of this kind of materials cause financial costs, which further emphasizes the need to develop wear and corrosion resistance in such tools. In the laboratory, we used nano-silver-doped lubricants under working conditions. The boronizing process was carried out at 700, 800, and 900 °C for 2, 4, and 8 h in a nano-boron powder atmosphere. Wear tests were conducted under dry conditions and with nano-silver-doped colloidal suspension media prepared with three different ligands. Analyses of the experimental results examined the parameters of friction coefficient, weight loss, microhardness and surface roughness. According to the experimental results, an average coating thickness of 26.5 µm and hardness value of 2001 HV were obtained under conditions of 900 °C for 4 h. The nano-silver-doped colloidal suspension prepared with gelatin yielded 52% better friction coefficient, 88% better weight loss and 51.42% better surface dryness results than the dry wear conditions. It was determined that nano-silver-doped colloidal suspensions prepared with different ligands exhibited different characteristics in the wear environment, and also the corrosion rate decreases at 900 ° C for 4 hours and the corrosion resistance increases. We selected AISI H13 tool steel in this research because it has a large application on tools production. Wear of extrusion dies has an important technological and economic significance due to cost to prevent die failure from thermal cracking, erosive wear, soldering and corrosion or a combination of these processes. The hardness, strength of H13 can be enhanced significantly through the application of compressive residual stresses around the surface area. In our attempts, Structure investigations will have performed by Corrosion test, Hardness test, Wear test, Microstructure view analysis by Scanning Electron Microscope (SEM), Ultra-violet (UV), Transmission Electron Microscopy (TEM), Energy Dispersive X-ray analysis (EDX), and XRD Analysis is used to define the mechanical properties for specimens, and also 3D topography methods were used for visual and elemental analysis of the surfaces. Thus the specimens being compared to study the change of metal, and this will help us to explain properties of the samples so as to detect all variations and changes likely to occur in the course of the experiments, and also the research has made Recommendation for future work.
Benzer Tezler
- Nitrür esaslı sert seramik ince film kaplamaların oksidasyon davranışları
Oxidation behaviours of nitride based hard ceramic thin film coatings
NURİ SOLAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜHEYLA AYDIN
- WE43 magnezyum alaşımına soğuk sprey kaplama yapılarak aşınma ve korozyon dayanımının geliştirilmesi
Improvement of wear and corrosion resistance by cold spray coating on W43 magnesium alloy
SERKAN GÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜLYA DURMUŞ
- Farklı kaplama teknikleri ile kaplanmış duşlu masa rollerinin yüksek sıcaklık aşınma korozyon davranışlarının incelenmesi
The investigation of high temperature wear corrosion behaviors of shower table rolls covered by different coating techniques
AHMET ÇÜRÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİskenderun Teknik Üniversitesiİleri Metalurji ve Malzeme Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ GÜNEN
- Nitrasyon parametrelerinin sıcak iş takım çeliği darbeli kayma aşınma davranışına etkisi
The effect of nitration parameters on hot work tool steels impact sliding wear behaviour
BELDA AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Investigation of surface properties of plasma nitrided and PVD coated Ti-6Al-4V alloy for biomedical applications
Biyomedıkal uygulamalarda kullanılan plasma nitrürlenmiş ve PVD kaplanmış Ti-6Al-4V alaşımının yüzey özelliklerinin incelenmesi
TUĞÇE AKYAZI
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TURGUT GÜLMEZ
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU