Plazma Pasta Borlama Yöntemiyle Borlanmış AISI D2 Çeliğinin Aşınma ve Elektrokimyasal Korozyon Davranışlarının İncelenmesi
Bu çalışmada, AISI D2 soğuk iş takım çeliği, 700 ve 750 C işlem sıcaklıklarında 2 ve 4 saat süreyle %70H2-%30 Ar gaz karışımında, 10 mbar basınç altında ve ağırlıkça %100 Boraks pasta kullanılarak plazmapasta borlama yöntemi ile borlanmıştır. Deneyler sonucunda, çelik yüzeylerinde oluşan borürtabakalarının morfolojisi optik mikroskobu ile incelenmiştir. Sertlik değerleri, mikro-sertlik cihazı ileölçülmüş ve tabaka üzerinde oluşturulan fazlar XRD yöntemi ile belirlenmiştir. XRD analizinde FeB, Fe2Bve CrB fazlarının borür tabakasının üzerinde oluştuğu görülmüştür. Sonuç olarak, borlanmış çeliklerdeelde edilen borür tabakasının kalınlığının artan borlama sıcaklık ve süresi ile artığı görülmüştür. AISI D2çeliğinin orijinal sertlik değeri 452 HV0,05 iken, borlama işlemi sonucunda, 1789 HV0,05 gibi oldukça yüksekbir değere arttığı tespit edilmiştir. Borlama işlemi, AISI D2 çeliğinin aşınma direncini artırırken, artanborlama sıcaklığı ve süresiyle azalma meydana gelmiştir. AISI D2 çeliğinin yüzey sertliği borlama işlemiile artmıştır. Elektrokimyasal deneyler sonucunda, borlanmış çeliklerdeki korozyon direnci,borlanmamış çeliğe göre korozyon direnci artmıştır. Fakat artan borlama sıcaklığı ve süresi ile birliktekorozyon direnci biraz düşmüştür.
Investigation of Wear and Electrochemical Corrosion Behaviour of Borided AISI D2 Steel by Plasma Paste Boriding Method
In this study, AISI D2 cold work tool steel was boronized with plasma cake boriding method at 70 and H2O 30% Ar gas mixture under pressure of 10 mbar and 100% by weight of Borax paste for 2 and 4 hours at 700 and 750 C processing temperatures. As a result of the experiments, the morphology of the boride layers formed on the steel surfaces was examined by optical microscopy. The hardness values were measured by the micro-hardness tester and the phases formed on the layer were determined by XRD method. In the XRD analysis, FeB, Fe2B and CrB phases were formed on the boride layer. As a result, the thickness of the boride layer obtained in boronized steels increased with increasing boron temperature and duration. While the original hardness value of AISI D2 steel was 452 HV0,05, it was determined to increase to a very high value as 1789 HV0,05 as a result of boriding process. The boriding process increased the abrasion resistance of AISI D2 steel, while the decrease in boron temperature and time was reduced. As a result of the electrochemical tests, the corrosion resistance in the borided steels increased compared to the non-borided steel. But with increasing boriding temperature and duration, corrosion resistance has decreased slightly.
___
- Allaoui, O., Bouaouadja, N., Saindernan, G., 2006.
Characterization of boronized layers on a XC38
steel. Surface & Coatings Technology, 201,
3475-3482.
- Campos, I., Palomar, M., Amador, A., Ganem, R.,
Martinez, J., 2006. Evaluation of the corrosion
resistance of iron boride coatings obtained by
paste boriding process. Surface & Coatings
Technology, 201, 2438-2442.
- Campos, I., Ramírez, G., Figueroa, F., Villa Velázquez,
C., 2013. Paste Boriding Process: Evaluation of
Boron Mobility on Borided Steels. Surface
Engineering, 23(3), 216-222.
- Celikyurek, I., Baksan, B., Torun, O., Gurler, R., 2006.
Boronizing of iron aluminide Fe72Al28.
Intermetallics, 14, 136–141.
- Çiçek, A., Ekici, E., Uygur, İ., Akıncıoğlu, S., Kıvak, T.,
2012. AISI D2 soğuk iş takım çeliğinin
delinmesinde derin kriyojenik işlemin takım
ömrü üzerindeki etkilerinin araştırılması. SDU
International Journal of Technologic Sciences,
4(1), 1-9.
- Genel, K., 2006. Boriding kinetics of H13 steel.
Vacuum, 80, 451–457.
- Güneş, İ., Ülker, Ş., Taktak, Ş., 2011. Plasma Paste
Boronizing of AISI 8620, 52100 AND 440C
Steels. Materials and Design, 32(4), 2380-2386.
- Ipek, M., Efe, G.C., Ozbek, I., Zeytin, S., Bindal, C.,
2012. Investigation of Boronizing Kinetics of
AISI 51100 Steel. Journal Of Materials
Engineering And Performance, 21(5), 733-738.
- Jain, V., Sundararajan, G., 2002. Influence of the
Pack Thickness of the Boronizing Mixture on
the Boriding of Steel. Surface and Coatings
Technology, 149, 21-26.
- Kara, R., Çolak, F., Kayalı, Y., 2016. Investigation of
Wear and Adhesion Behaviors of Borided
Steels. Transactions of the Indian Institute of
Metals, 69(6), 1169-1177.
- Karabatak, M., Kara, F., 2016. AISI D2 Soğuk İş Takım
Çeliğinin Sert Tornalanmasında Yüzey
Pürüzlülüğünün Deneysel Optimizasyonu.
Politeknik Dergisi, 19 (3), 349-355.
- Kariofillis, G.K., Kiourtsidis, G.E., Tsipas, D.N., 2006.
Corrosion behavior of borided AISI H13 hot
work steel. Surface & Coatings Technology,
201, 19-24.
- Kayalı, Y., 2011. Borlanmış AISI 316 L paslanmaz
çeliğin korozyon ve Aşınma davranışların
incelenmesi. Doktora tezi A.K.Ü., Fen Bil. Ens.,
Afyon.
- Kayalı, Y., 2013. Investigation of the Diffusion
Kinetics of Borided Stainless Steels. The Physics
of Metals and Metallography, 114 (12), 1061–
1068.
- Kayalı, Y., 2015. Investigation of Diffusion Kinetics of
Borided AISI P20 Steel in Micro-Wave Furnace.
Vacuum, 121, 129-134.
- Kayalı, Y., Büyüksağış, A., Yalcın, Y., 2013.
Investigation of Corrosion and Wear Behaviors
of Boronized AISI 316L Stainless Steel. Journal
of Metals And Materials International, 19 (5),
1053-1061.
- Kulka, M., Makuch, N. Piasecki, A. 2017.
Nanomechanical characterization and fracture
toughness of FeB and Fe2B iron borides
produced by gas boriding of Armco iron.
Surface & Coatings Technology, 325, 515–532.
- Liu, C., Lin, G., Yang, D., Qi, M., 2006. In vitro
corrosion behavior of multilayered Ti/TiN
coating on biomedical AISI 316 L stainless steel.
Surface & Coatings Technology, 200, 4011-
4016.
- Özbek, İ., Sen, Ş., Ipek, M., Bindal, C., Zeytin, S.,
Ucisik, A.H., 2004. A mechanical aspect of
borides formed on the AISI 440C stainless-steel.
Vacuum 73, 643–648.
- Sinha, A. K., 1991. Boriding(Boronising) of Steels. In:
ASM Handbook, V. 4, J. Heat Treating,
Materials Park: ASM International, 437-447.
- Şen, U., 1997. Küresel Grafitli Dökme Demirlerin Bor
Kaplanması ve Kaplama Özellikleri. Doktora tezi
İ.T.Ü., Fen Bil. Ens., İstanbul.
- Tabur, M., Izciler, M., Gul, F., Karacan, I., 2009.
Abrasive wear behavior of boronized AISI 8620
steel. Wear, 266, 1106–1112.
- Ulu, S., Kayalı, Y., Güneş, İ., 2013. Surface Borided
SAE 1020 Steel With Dual Phase Core
Microstructure. Materials Science And
Technology, 29-3, 255-260.
- Uslu, I., Comert, H., Ipek, M., Ozdemir, O., Bindal, C.,
2007. Evaluation of borides formed on AISI P20
steel. Materials and Design, 28, 55–61.
- Uysal, M., 2006. CrN, TiN Kaplanmış ve Kaplanmamış
AISI 304 paslanmaz çeliğin korozyon özellikleri.
Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üni., Fen Bil.Ens.,
Ankara.