AISI 4340 çeliklere uygulanan nitrasyon işleminin boyut ve geometrik toleransına etkisinin araştırılması

AISI 4340 ıslah çeliği, yüksek mukavemet, tokluk ve aşınma direnci özellikleri sayesinde havacılık, otomotiv ve savunma sanayi gibi birçok sektörde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzemenin yüzey sertliğini artırmak, aşınma direncini yükseltmek ve yorulma dayanımını iyileştirmek için nitrasyon yüzey sertleştirme işlemi önemli bir rol oynamaktadır. Ancak, nitrasyon işlemi sırasında boyutsal ve geometrik değişimlerin oluşması, hassas toleranslarla çalışan sistemlerde olumsuz etkiler oluşturabilmektedir. Bu çalışmada, AISI 4340 çeliklerine uygulanan nitrasyon işleminin, parçaların boyut, geometrik tolerans, yüzey pürüzlülüğü, yüzey sertliği ve difüzyon derinliği ile beyaz tabaka kalınlığına etkileri incelenmiştir. Araştırmada, üç farklı geometrik forma sahip toplam 18 adet numune kullanılmıştır. Her bir geometriden üç numuneye 6 saat, diğer üç numuneye ise 12 saat nitrasyon işlemi uygulanmıştır. Parçalar üzerinde yapılan ölçümler neticesinde boyut toleransında 6 saatlik nitrasyon işleminde 3,5 ila 6 µm aralığında, 12 saatlik nitrasyon işleminde ise 15 ila 19 µm aralığında değişim meydana gelmiştir. Bu değişimin IT5 ve IT9 aralığındaki tolerans derecelerinden çoğunda tolerans dışına çıkılmasına neden olduğu veya tolerans derecelerini değer olarak 10 µm'nin altına düşürerek imalatı zorlaştırdığı bulunmuştur. Nitrasyon işlemi simetriklik toleransını olumsuz yönde etkilerken, paralellik ve eş merkezlilik toleransına etki etmemiştir. Nitrasyon süresi arttıkça yüzey sertliğinin azaldığı görülürken nitrasyon süresinin artması difüzyon derinliğini ve beyaz tabaka kalınlığını artırmıştır.