Borlama işleminin çeliklerin yüzey kalitesi ve aşınma davranışına etkisinin incelenmesi

ÖZETBu çalışma için kullanılan yapı malzemeleri AISI 1020, AISI1040 ve AISI 2344 çelikleridir. AISI1020 ve AISI 1040 çelikleri makine konstrüksyonunda geniş kullanım alanı bulmaktadır. AISI 2344çeliği ise sıcak iş takım çeliği olarak kullanılmaktadır.Borlama işlemi için her çelik gurubundan 30 mm çapında ve 4.5 mm et kalınlığında numunelerhazırlanmıştır. Numuneler üzerine farklı yüzey pürüzlülükleri elde etmek için; 80'lik, 150'lik, 240'lık,600'lük, 1000'lik su zımparası ve keçe ile aşınma işlemi uygulanmıştır.Borlama işlemi; katı borlama olarak, Ekabor I tozu ile 900ºC'de 2-4 ve 6 saat olarakyapılmıştır. Bu borlama işlemi çeliklerle Ekabor I tozunun temas ettiği çelik kutular içerisinde, elektrikrezistanslı fırınlar yardımıyla yapılmıştır.Numunelerin borlama öncesi ve sonrası yüzey pürüzlülükleri Mitutoyo profilometre ileölçülmüştür. Borlanan numuneler özel bir teçhizat sayesinde 10'ar dakikalık çevrimler halinde; 10-18ve bazende 30 kez aşındırılmıştır. Her bir çevrim sonunda numunenin yüzey pürüzlülüğü tekrarölçülmüş, ve aşınma sonrası ağırlık kaybıda tesbit edilmiştir.Borlama ve aşınma işlemlerinden sonra yüzey yapısı SEM cihazıyla fotoğraflanmıştır.Numunenin oluşturduğu tabaka fazını belirliyebilmek amacıyla XRD analizleri yaptırılmıştır.Numunelerin mikro sertlik değerleri laboratuar ortamında ölçülmüştür.Borlanan numunelerin mikroyapı fotolarının alınabilmesi için, numuneler hassas aşınmaişlemlerine tabi tutulmuş ve yüzeyleri dağlanmıştır. Mikroyapı fotoğrafları Hunt Wetzlar optikmikroskobuyla fotoğraflanmıştır. Malzeme üzerinde oluşan bor tabakası genişliğide yine dijital optikmikroskobu yardımıyla ölçülmüştür.Deneyler birçok sonuç verdi. Borlama sonrası yüzey pürüzlülüğü değişir. Genellikle borlamasüresi arttıkça yüzey pürüzlülüğüde artmaktadır. Benzer parametrelere sahip numunelerde; düşükpürüzlü başlangıç yüzeyine sahip numunelerin, borlama sonrası değişimi, yüksek pürüzlü başlangıçyüzeyine sahip numunelerden fazladır. Boyut değişimi ve bor tabakası borlama işlemiyle birlikte artar.AISI 1040 çeliğinin (C) miktarı AISI 1020 çeliğinden fazladır ve AISI 2344 çeliğinin alaşım oranı AISI1040 tan fazladır. Bu nedenle AISI 1020 çeliği, AISI 1040 çeliğine oranla daha kalın ve rijit bortabakası oluşturmaktadır. Aynı şekilde de AISI 1040 çeliği, AISI 2344 çeliğinden daha iyi sonuçlarvermektedir. Borlama sonrası yüzey pürüzlülüğü yüksek olan numuneler aşınam deneyi sonucundadaha fazla aşınmıştır ve yine daha fazla ağırlık kaybına uğramıştır.