Plazma Nitrürlenmiş Soğuk İş Takım Çeliklerinin Sürtünme-Aşınma Karakteristikleri

D2, D6 ve Calmax soğuk iş takım çelikleri vakum altında sertleştirildi, taşlandı ve 75% N2 + 25% H2 atmosferinde 450 °C sıcaklıkta ve 2 mbar basınç altında 12 saat süre ile plazma nitrürlendi. Numuneler yüzey pürüzlülüğü, mikroyapı, mikrosertlik ve aşınma-sürtünme testleri ile karakterize edildi. Aşınma-sürtünme karakteristiklerinin belirlenmesinde WC-Co bilyasına sahip ball-on-disk sürtünme-aşınma sistemi kullanıldı. Plasma nitrürleme numunelerin yüzey pürüzlülüğünü arttırmıştır. Ancak, bu etki temel malzemenin daha yüksek yüzey pürüzlülüğü ile azalmıştır. Plazma nitrürlenmiş numunelerin yüzeylerinde Fe4N (γ'), Fe3N (ε) ve CrN fazları elde edilmiştir. Plazma nitürlenmiş D2 ve D6 çeliklerinde daha yüksek yüzey sertlikleri elde edilmiştir. Ball-on-disk sürtünme-aşınma sisteminde numunelerde önemli bir kütle kaybı meydana gelmemiştir. Bu yüzden, numunelerdeki aşınma taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Plazma nitrürleme çeliklerin aşınma dayanımını iyileştirmesinin yanında sürtünme katsayısını da düşürmüştür. Plazma nitürlenmiş D2 çeliği en yüksek aşınma dayanımına sahip olurken, plazma nitrülenmiş Calmax çeliği ise en düşük aşınma dayanımı sergilemiştir. Ancak, plazma nitrürlenmiş Calmax çeliği diğer plazma nitrülenmiş çeliklere nazaran nispeten daha düşük sürtünme katsayısına sahip olmuştur. Genel olarak, aşınma ürünü kırılgan nitrür parçacıkları sürtünme katsayısını belirleyici rol oynamıştır. 

FRICTION-WEAR CHARACTERISTICS OF PLASMA NITRIDED COLD WORK TOOL STEELS

D2, D6 and Calmax cold work tool steels were heat treated in vacuum hardening, made grinding and plasma nitrided in 75% N2 + 25% H2 atmosphere at 450 °C for 12 h at 2 mbar. Characterization of samples has been carried out by means of surface roughness, microstructure, microhardness and wear-friction. Wear-friction characteristics of samples have been investigated using a ball-on-disc tribosystem with a WC-Co ball. Plasma nitriding increased the surface roughness of samples. However, this effect was decreased with higher surface roughness of base metal. Fe4N (γ'), Fe3N (ε) and CrN phases were obtained on the surfaces of samples. Higher surface hardness was obtained in the plasma nitrided D2 and D6 steels. No significant mass loss was observed in the ball on-disc tribosystem. So, the wear of samples was characterized with the worn surfaces using a scanning electron microscope (SEM). Plasma nitriding improved the wear resistance and decreased the friction coefficient of steels. Plasma nitrided D2 steel showed the highest wear resistance, whereas plasma nitrided Calmax steel exhibited the lowest wear resistance. However, plasma nitrided Calmax tool steel had relatively lower friction coefficient than the other plasma nitrided steels. In general, brittle layer fractures have determined the friction coefficient.

___

  • 1. Ahangarania, Sh., Sabourb, A.R., Mahboubic, F., Shahrabib, T. (2009) The influence of active screen plasma nitriding parameters on corrosion behavior of a low-alloy steel, Journal of Alloys and Compounds, 484(1-2), 222-229.
  • 2. Akbari, A., Mohammadzadeh, R., Templier, C., Riviere, J.P. (2010) Effect of the initial microstructure on the plasma nitriding behavior of AISI M2 high speed steel, Surface & Coatings Technology, 204(24), 4114-4120.
  • 3. Alves, C., Lima, J.A., Hajek, V., Cunha, J.B.M., Santos, C.A. (2007) Effect of cooling rate on properties of plasma nitrided AISI 1010 steel, Surface & Coatings Technology, 201(16-17), 7566-7573.
  • 4. Aydın, H., Bayram, A., Topcu, Ş. (2013) Friction Characteristics of Nitrided Layers on AISI 430 Ferritic Stainless Steel Obtained by Various Nitriding Processes, Material Science, 19(1), 19-24.
  • 5. Conci, M.D., Bozzi, A.C., Franco, A.R. (2014) Effect of plasma nitriding potential on tribological behaviour of AISI D2 cold-worked tool steel, Wear, 317(1-2), 188-193.
  • 6. Devi, M.U., Chakraborty, T.K., Mohanty, O.N. (1999) Wear behaviour of plasma nitrided tool steels, Surface and Coating Technology, 116-119, 212-221.
  • 7. Doan, T.V., Dobrocky, D., Pokorny, Z., Kusmic, D., Nguyen, V.T. (2016) Effect Of Plasma Nitriding On Mechanical And Tribological Properties Of 42CrMo4 Steel, The Electrochemical Society, 74(1), 231-238.
  • 8. Groche, P., Christiany, M. (2013) Evaluation of the potential of tool materials for the cold forming of advanced high strength steels, Wear, 302(1-2), 1279-1285.
  • 9. Grzesik, W. (2017) Tool Wear and Damage, Advanced Machining Processes of Metallic Materials (Second Edition) Theory, Modelling, and Applications, 215-239.
  • 10. Jurci, P., Panjan, P. (2006) PVD protection enhanced by plasma nitriding, Metal Powder Report (MPR), 61(6), 28-31.
  • 11. Lind, L., Peetsalu, P., Podra, P., Adoberg, E., Veinthal, R., Kulu, P. (2010) Description of punch wear mechanism in Turing fine banking process, Proceedings of 7th International DAAAM Baltic Conference “Industrial Engineering”, Tallinn.
  • 12. Manfridini, A.P.A., Godoy, G.C.D., Santos, L.A. (2017) Structural characterization of plasma nitrided interstitial-free steel at different temperatures by SEM, XRD and Rietveld method, Journal of Materials Research and Technology, 6(1), 65-70.
  • 13. Mashreghi, A.R., Soleimani, S.M.Y., Saberifar, S. (2013) The investigation of wear and corrosion behavior of plasma nitrided DIN 1.2210 cold work tool steel, Materials and Design, 46, 532-538.
  • 14. Okonkwo, P.C., Georgina, K., Bernard, F.R., Michael, P.P. (2016) The effect of sliding speed on the wear of steel–tool steel pairs, Tribology International, 97, 218-227.
  • 15. Tillmann, W., Dias, N.F.L., Stangier, D. (2019) Influence of plasma nitriding pretreatments on the tribomechanical properties of DLC coatings sputtered on AISI H11, Surface & Coatings Technology, 357, 1027-1036.
  • 16. Toboła, D., Brostowb, W., Czechowski, K., Rusek, P. (2017) Improvement of wear resistance of some cold working tool steels, Wear, 382-383, 29-39.
  • 17. Zeghni, A.E., Hashmi, M.S.J., (2004) The effect of coating and nitriding on the wear behaviour of tool steels, Journal of Materials Processing Technology, 155-156, 1918-1922.
Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 2148-4147
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2002
  • Yayıncı: BURSA ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ > MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

ATMOSFERİK PLAZMA İŞLEMİ KULLANILARAK FARKLI KAUÇUK VE NONWOVEN MALZEMELERİN YAPIŞMA DAVRANIŞININ İYİLEŞTİRİLMESİ

Mehmet TURGUT, KADİR ÇAVDAR

AYDINLATMA ÖZNİTELİĞİ KULLANILARAK EVRİŞİMSEL SİNİR AĞI MODELLERİ İLE MEYVE SINIFLANDIRMA

Birkan BÜYÜKARIKAN, Erkan ÜLKER

FARKLI MALZEMELERDEN YUVARLANMA ÇİFTLERİNE SAHİP BİLYALI VE MAKARALI YATAKLARIN TRİBOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Gültekin KARADERE

Farklı Rüzgar Yönlerinde Yere Monte Bir Güneş Panelinde Aerodinamik Mekanizmalar

Onur YEMENİCİ

BETONARME BİNA İNŞAATLARINDA VERİMLİLİK ANALİZİ

Özge ALBOĞA, Gözde TANTEKİN ÇELİK

Üç Boyutlu Ay Yüzeyine Kapsamayı Enbüyüklemek Üzere Melez Memetik Algoritma Kullanarak Kablosuz Algılayıcı Yerleştirilmesi

Ömer ÖZKAN

PLASTİK PARÇALAR ÜZERİNE SICAK PLAKA KAYNAĞI AMACIYLA GELİŞTİRİLEN BİR SİSTEM İÇİN ETKİN PROSES PARAMETRELERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ

Abdullah UYAR, Mustafa Cemal ÇAKIR

BASİT BİNDİRMELİ YAPIŞTIRMA BAĞLANTILARINDA BİNDİRME BÖLGESİ UÇ AÇI DEĞİŞİMİNİN BAĞLANTI MUKAVEMETİNE ETKİSİNİN SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

İsmail SARAÇ

KARE SİLİNDİR ÜZERİNDEN LAMİNER SÜREKLİ AKIŞTA BLOKAJ ORANININ ISI TRANSFERİ VE AKIŞ KARAKTERİSTİKLERİNE ETKİSİNİN SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

M. Özgün KORUKÇU

KAYA ISLAHI ÇALIŞMALARINDA BİRLEŞİK ÇÖZÜMLERİN İNCELENMESİ: TRABZON KAYMAKLI ÖRNEĞİ

Mohammad Manzoor NASERY, Muhammet ÇELİK