Plazma (iyon) nitrürleme yöntemi ve malzeme özellikleri üzerindeki etkisi

Makina elemanları kendilerinden beklenilen fonksiyonları yerine getirirken, parçaların yüzeyleri iç kısımlarına nazaran daha yüksek gerilme ve daha yüksek aşındırıcı kuvvetlere maruz kalır. Bu gerilme ve kuvvetler malzemenin yüzey dayanım sınırını aşınca malzeme yüzeyinde kırılmalar başlar ve böylece aşınma ve korozyon oluşur. Bu nedenle daha uzun bir ömür için bu tür etkilere maruz kalan malzemelerin yüzey dayanımları arttırılmalıdır. İyon (plazma) nitrürleme yöntemi bu amaçla kullanılan bir yöntemdir. Özellikle otomotiv sanayinde, metalürji sektöründe ve takım imalat sanayinde uygulama alanı bulan iyon (plazma) nitrürleme yöntemi, çeliklerin yüzey sertleştirilmesinde yaygınca kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı plazma nitrürleme yönteminin temel prensiplerini, avantajlarını, uygulama sınırlarını ve yöntemle ilgili güncel gelişmeleri incelemektir.

The surfaces of parts manufactured from steels and other alloys are subjected to higher stresses, greater abrasive forces and more direct environmental exposure than are the part interiors. When aggressive forces reach the limits of a material's resistance, surface initiated fracture, fatigue, wear and corrosion occur. For these reasons, surface modification and enhancement have long been applied to steels. Ion (plasma) nitriding is one of the most widely used advanced surface modification techniques applied to steels. It has been used in the fabrication of components for the automobile industry, metallurgical industry and tool manufacturing. The purpose of this paper is to briefly review the plasma nitriding which is now being applied to steels. In particular, the benefits, limitations and processing principles are described.

PDF

___

Thelning K.E., “Steel and Heat Treating” Marcel Decler Inc., New York, 260-320, 1994.

Menthe, E., Rie K.T., Schultze J.W., Simson S.,“Structure and properties of plasma-nitrided stainless steel” Surface and Coating Technology, 74- 75, 412-416, 1995.

Özbaysal, K., İnal O.T., Romig A.D., “Ionnitriding behaviour of several tool steels”, Materials Science and Engineering, A-78, 179-191, 1986.

Sun,Y. Bell, T., “Plasma surface engineering of low alloy steels”, Materials Science and Engineering, A-140, 419-434, 1991.

Karamış, M.B., “An investigation of the properties and wear behavior of plasma-nitrided hot working steel (H13)” Wear, 150, 331-342, 1991.

Karamış, M.B., Gerçekçioğlu, E., “Wear behaviour of plasma nitrided steels at ambient and elevated temperatures”, Wear, 243, 76-84, 200.

Berg, M., Budtz-Jorgensen,C.V., Schweitz K.O., “On plasma nitriding of steels”, Surface and Coating Technology, 124, 25-31, 2000.

Alves, C., Silva, E.F., Martinelli A.E., “Effect of workpiece geometry on the uniformity of nitrided layers”, Surface and Coating Technology, 139, 1-5, 2001.

Jeong, B.Y., Kim, M., “Effect of the process parameters on the layer formation behavior of plasma nitrided steels”, Surface and Coating Technology, 141, 182-186, 2001.

Çelik, A., Karadeniz S., “Investigation of compound layer formed during ion nitriding of AISI 4140 Steel”, Surface and Coatings Technology, 80, 283-286, 1996.

Park, J.S., Lee, S.Z., Kim, J.H., Lee K.N., “Tribological characteristics of ion nitrided sintered steels”, Surface and Coatings Technology, 114, 169- 173, 1999.

Michel, H., Czerwiec, T., Gantois, M., Ablitzer, D., Ricard A., “Progress in the analysis of the mechanisms of ion nitriding”, Surface and Coatings Technology, 72, 103-111, 1995.

Pranevicius, L., Templier, C., Meheust, J.P., “On the mechanism of ion nitriding of an austenitic stainless steel”, Surface and Coatings Technology, 135, 250-257, 2001.

Fancey, K.S., Leyland, A., Egerton, D., Torres, D., Matthews A., “The influence of process gas characteristics on the properties of plasma nitrided steel”, Surface and Coatings Technology, 76-77, 694- 699, 1995.

Lee, C.K., Shih, H.C., “Structure and corrosive wear resistans of plasma nitrided alloy steels”, Corrosion, 50, 848-856, 1994.

Çelik A., Efeoğlu İ., Alsaran A., “İyon nitrürleme işleminden sonra ısıl işlemin iç yapıya etkisinin araştırılması”, Bilim Günleri Sempozyumu-Denizli, 150-156, 1999.

Alsaran, A., Çelik, A., “Structural characterization of ion nitrided AISI 5140 low alloy steel”, Materials Characterization, 35, 234-239, 1998.

Musil, J., Vlcek, J., Ruzicka M., “Recent progress in plasma nitriding”, Vacuum, 59, 940-951, 2000.

Alsaran, A., Çelik, A., Çelik, C. Efeoğlu, İ., “İyon nitrürasyon ile yüzey sertleştirme işleminde optimum çalışma şartlarının belirlenmesi”, 9.ncu Uluslararası Makina Tasarım ve İmalat Kongresi, ODTÜ, 2000.

Metin, E., İnal, O.T., “Formation and growth of iron nitrides during ion-nitriding”, Journal of Materials Science, 22, 2783-2788, 1987.

Çelik, A., Efeoğlu, İ., Sakar G., “Microstructure and structural behavior of ion-nitrided AISI 8620 Steel”, Materials Characterization, 46, 39-44, 2001.