DIN 1.2738 çeliğine uygulanan farklı nitrürleme yöntemlerinin çelik yüzey özelliklerine etkisi

Bu çalışmada DIN 1.2738 (Impax Supreme) plastik kalıp çeliğine edüstriyel koşullarda gaz nitrürleme (GN), akışkan yatakta nitrürleme (FBN), plazma nitrürleme (PN) ve nitrokarbürleme (NC) işlemleri uygulanmış olup mekanik, kimyasal, tribolojik, elektrokimyasal ve triboelektrokimyasal özellikleri karşılaştırılarak incelenmiştir. Nitrürlenmiş ve işlem görmemiş numunelerin sistematik malzeme karakterizasyonu, mikroyapı incelemeleri, faz tanımlama, yüzey ve enine kesit mikro sertlik ölçümleri, kuru kayma aşınma testleri, elektrokimyasal korozyon testleri ve tribokorozyon testleri uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonrası, numune yüzeyleri SEM ve buna bağlı olarak çalışan EDS ile karakterize edilmiştir. Kuru kayma aşınma deneyleri ileri geri hareketli aşınma cihazında 100 N normal yük (5.1 MPa temas basıncı) altında, 1.5 Hz kayma frekansında ve 400 m kayma mesafesinde AISI 4140 pinler karşısında uygulanmıştır. Test sonrası tüm numunelerde kayma boyunca esas olarak adhesiv ve abrasiv aşınma mekanizmalarının kombinasyonu ve sonrasında da ağırlıklı olarak oksidatif aşınma mekanizması belirlenmiştir. Nitrürlenmiş ve işlem görmemiş numunelerin korozyon davranışları % 3.5 NaCl çözeltisi içerisinde açık devre potansiyeli (OCP) ve potansiyodinamik polarizasyon teknikleri ile incelenmiştir. Elektrokimyasal ölçümlerin sonucunda, nitrürleme tabakasının numunelerin korozyon eğilimine önemli bir etkide bulunduğu belirlenmiştir. Bu çalışmalara ilaveten numunelerin tribokorozyon davranışları yine % 3.5 NaCl çözeltisi içerisinde, alumina bilye karşısında, ileri geri hareketli ball-on-plate aşınma cihazı kullanılarak incelenmiştir (15N yük ve 1 Hz frekans altında). Açık devre potansiyeli (OCP) kayma öncesi, kayma boyunca ve sonrasında ölçülmüştür. En iyi tribokorozyon davranışını nitrürlenmiş numuneler göstermiştir. Deneysel sonuçlar neticesinde farklı nitrürleme işlemlerine tabi tutulan numuneler işlem görmemiş numune ile kıyaslandığında nitrürleme işleminin malzemelerin sertlik, aşınma, korozyon ve tribokorozyon dirençlerini önemli ölçüde arttırdığı görülmüştür.