AISI 8620 çeliğinin değişik pasta karışımlarında plazma pasta borlanması ve yüzey özelliklerinin incelenmesi

Son yıllarda teknolojinin gelişmesi ve malzemelerden daha üstün özeliklerin beklenmesi neticesinde kullanılan malzemelerin yüzey modifikasyonu gündeme gelmiştir. Bu amaçla borlama akla ilk gelen ve oldukça da etkili bir yüzey sertleştirme yöntemidir.Dünyada bilhassa makine ve metalurji sektöründe borlama yüzey işlemi, tribolojik açıdan oldukça rağbet görmektedir. Plazma pasta borlama prosesi bor ürünleri kullanarak (boraks, borik asit, bor karbür) rahatlıkla gerçekleştirilmektedir. Normal plazma borlamada kullanılan bor kaynaklarının (BCl3, BF3, B2H6) pahalı ve korozif olması ayrıca katı borlamada kullanılan bor kaynağının yurt dışından alınması plazma pasta borlamayı cazip hale getirmektedir. Bu prosesde boraks ve borik asit gibi ülkemizde fazla bulunan bor kaynaklarının kullanılıyor olması bor tüketimine ve bor kaynaklarının faydalı bir alanda kullanımına imkan sağlayacaktır.Bu çalışmada boraks ve B2O3'e farklı yüzde oranlardaki SiC ve B4C ilave edilerek elde edilen bor pastaları ile AISI 8620 çeliği plazma ortamında borlanmıştır. İşlem 700, 750 ve 800°C'lerde 2, 5 ve 7 saat sürelerde %30 Ar-%70 H2 gaz karışımında, 10 mbar çalışma basıncında gerçekleştirilmiştir. Borlama işleminden sonra numuneler kesitten kesilerek gerekli metalografik işlemlerden geçirilmiştir. Plazma pasta borlama işlemi sonrasında oluşan borür tabakalarının yüzey morfolojileri ve faz analizleri, optik, taramalı elektron mikroskobu ve X-ışınları difraksiyon analizi yardımıyla yapılmıştır. Oluşan borür tabakalarının sertlikleri Vickers sertlik ölçme yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Ayrıca borür tabakalarının büyüme kinetikleri ve aşınma davranışları incelenmiştir.Plazma pasta borlama işlem sıcaklık ve süresinin artmasıyla birlikte borür tabaka kalınlıklarında artış gözlenmiştir. Plazma pasta borlanan numunelerin XRD incelemeleri sonucunda 700°C'de tüm bor pasta karışımlarında Fe2B fazının FeB fazına göre daha baskın olduğu tespit edilmiştir. SiC oranının artmasıyla hacimce Fe2B fazında artış meydana gelmiştir. 700°C'de 2 ve 5 saat Ekabor II tozuyla borlama sonucunda herhangi bir borür takası elde edilememiştir. SEM incelemelerinde borür tabakasının karakteristik özelliği olan kolonsal bir morfolojiye sahip olduğu gözlenmiştir.Plazma pasta borlama işlem sıcaklığının ve süresinin artmasıyla boraks ve B2O3 pastalı numunelerin sertlik değerlerinde artış gözlenmiştir. Genellikle B4C miktarının hem boraks hem de B2O3 bor pastalarında artmasıyla numunelerin sertliklerinde artış meydana geldiği tespit edilmiştir. SiC katkılı boraks ve B2O3'li karışımlar, B4C takviyelilere göre daha düşük sertlik değerlerine sahip oldukları gözlenmiştir. Büyüme kinetiği çalışmaları göstermiştir ki, geleneksek borlama yöntemlerine göre plazma pasta borlama yöntemiyle daha düşük aktivasyon enerjisi değerleri elde edilmektedir.