Özgün bir kimyasal bileşim kullanılarak termokimyasal borlama işlemi yapılan 1018 çeliklerinin tribolojik ve korozyon özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the tribological and corrosion properties of 1018 steels borided via a thermochemical process using a novel chemical composition
- Tez No: 958436
- Danışmanlar: PROF. DR. BÜLENT BOSTAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ TAHA ALPER YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Borlama işlemi, demir esaslı veya demir dışı malzemelerin yüzeyine çeşitli bor kaynaklarından bor elementinin difüze edilmesiyle yüksek mekanik özellikler göstermesine dayanan bir yüzey sertleştirme (difüzyon kaplama) prosesidir. Yöntem sağladığı 1700-2300 HV sertlik değeri, testere ağzı mikro yapısı, yaklaşık 75-200 µm difüzyon tabaka kalınlığı, aniden azalmış sertlik gradyeni, çift fazlı (FeB+Fe2B) ve tek fazlı (FeB) yapısı gibi özellikleri ile ön plana çıkmaktadır. Yapıda oluşan borür tabakasının yüksek sertlik ve kimyasal stabilizasyonu sayesinde yüksek aşınma ve korozyon direnci sağlanmaktadır. Borlama işlemi araç şanzıman dişlileri, tren ray çelikleri ve petro-kimya kazı ekipmanları gibi birçok uygulama alanına sahiptir. Tez çalışmasında, 1018 düşük karbonlu çeliğine yeni bir macun bileşimi ile 1000 °C ve 4 saat süreyle borlama işlemi uygulanmıştır. İşlem sonucu oluşan yapıların X-Ray difraktometre (XRD) ile faz analizi, Mikro ve nano sertlik analizleri, alan emisyolu taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM) ve Optik mikroskop ile mikroyapısal karakterizasyon işlemleri uygulanmıştır. Malzemelerin aşınma ve sürtünme gibi tribolojik özelliklerinin yanı sıra korozyon davranışlarının karakterizasyonu da potansiyodinamik ölçümler aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. X-Ray difraktometre pikleri incelendiğinde tek fazlı (Fe2B) ve çift fazlı (FeB ve Fe2B) yapılar tespit edilmiştir. Mikroskobik incelemelerde ortalama çift fazlı yapıda toplam 264 µm, tek fazlı yapıda 200 µm ve difüzyon tavlama ile 325 µm difüzyon tabaka kalınlığı elde edilmiştir. Sertlik ölçümlerinde işlem görmemiş çelik yaklaşık 261 vikers sertlik sunarken borlama işlemi sonrası çift fazlı yapı ortalama 1926 HV, tek fazlı yapı ortalama 1908 HV ve difüzyon tavlanmış yapı ile 2123 HV sertlik elde edilmiştir. Tribolojik analiz sonrası işlem görmemiş çelik, çift fazlı, tek fazlı ve difüzyon tavlanmış yapılar için sürtünme katsayıları sırasıyla 0,55, 0,58, 0,60 ve 0,65 yaklaşık olarak ölçülmüştür. %3,5 NaCl ile yapılan elektrokimyasal korozyon testi sonucu tafel eğrileri incelendiğinde borlamanın korozyon dayanımını geliştirildiği tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Boriding is a thermochemical surface hardening process in which boron atoms diffuse into the surface of ferrous or non-ferrous materials, forming hard boride layers that significantly enhance mechanical and chemical properties. The process typically results in high surface hardness values (1700–2300 HV), a characteristic saw-tooth microstructure, a steep hardness gradient, and diffusion layers with thicknesses ranging from 75 to 200 µm. Depending on the treatment conditions, either single-phase (Fe2B) or dual-phase (FeB + Fe2B) structures may form. These features provide superior wear and corrosion resistance, making boriding suitable for applications such as transmission gears, railway steels, and petrochemical excavation tools. In this study, 1018 low-carbon steel was borided at 1000 °C for 4 hours using a newly developed boron-containing paste. The resulting layers were characterized by X-ray diffraction (XRD) for phase analysis and by field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and optical microscopy for microstructural evaluation. Microhardness and nanohardness measurements were performed, along with tribological tests to assess friction and wear behavior. Corrosion resistance was evaluated through potentiodynamic polarization in a 3.5% NaCl solution. XRD analysis revealed both single-phase (Fe2B) and dual-phase (FeB + Fe2B) structures. The average diffusion layer thicknesses were measured as 264 µm for the dual-phase layer, 200 µm for the single-phase layer, and 325 µm for the diffusion-annealed structure. Vickers hardness values were 1926 HV (dual-phase), 1908 HV (single-phase), and 2123 HV (annealed), compared to 261 HV for untreated steel. Friction coefficients were obtained approximately 0.55, 0.58, 0.60 and 0.65 for untreated steel, dual phase, single-phase and diffusion annealed structures respectively. Corrosion tests indicated that boriding significantly improved the material's resistance to electrochemical degradation.
Benzer Tezler
- Biomedical application of an enzymatically synthesized biopolyester
Enzimatik olarak sentezlenmiş bir biyopoliesterin biyomedikal uygulaması
ŞENOL BEYAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Prediction of syngas and exergy data from gasification of lignite coal and biomass blends with machine learning algorithms
Linyit kömürü ve biyokütle karışımlarının gazlaştırılmasından elde edilen sentez gaz ve ekserji verilerinin makine öğrenmesi algoritmaları ile tahmini
MİSLİNA ÇAKAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN SADIKOĞLU
ÖĞR. GÖR. ÖZGÜN YÜCEL
- Yeni nesil biyoaktif gümüş bileşiklerinin üretilmesi, antibakteriyel, antimikrobiyal ve antifungal etkilerinin araştırılması
Production of new generation bioactive silver compounds and investigation of their antibacterial, antimi̇crobial and antifungal effects
MUSTAFA TUĞFAN BİLKAN
Doktora
Türkçe
2025
BiyofizikGazi ÜniversitesiBiyofizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELÇİN ÖZGÜR BÜYÜKATALAY
- Şekil hafızalı nitinol malzemelerin biyomedikal uygulamalarda yüzey özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the surface properties of shape memory nitinol materials in biomedical applications
GİZEM ÖNAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyomühendislikPamukkale ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM GÖK
PROF. DR. SİNAN AKSÖZ
- Anion analysis in mineral water samples by ion chromatography withsuppressed conductivity detection
İletkenlik dedektörlü iyon kromatografi ile maden sularında anyon analizleri
ASMİN TAKFORYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLÇİN YILMAZ