Borlama yöntemiyle (AISI M50, AISI M2) yüksek hız çeliklerinin ve AISI W1 çeliğinin yüzey performanslarının geliştirilmesi

ÖZET Anahtar Kelimeler: Borlama, Termokimyasal İşlem, EKabor, Yüksek Hız Çeliği (HSS), Demir Borür, Sertlik, Kırılma Tokluğu Borlama işlemi, termokimyasal işlemler içerisinde çok yüksek yüzey sertliği ve kızıl sertlik ile düşük sürtünme katsayısı, yüksek korozyon ve oksidasyon direnci gibi üstün özelliklere sahip olması ve çok geniş bir yelpazedeki metalik malzemelere uygulanabilirliği sebebiyle ayrı bir öneme sahiptir. Dünya bor rezervlerinin %63'üne ülkemizin sahip olması, bu konuyu daha da cazip hale getirmektedir. Çelik numunelerin seçiminde, özellikle yüksek hız çeliklerindeki alaşım elementlerinin etkilerini belirleyebilmek için kimyasal bileşim faktörü göz önünde tutulmuştur. Bu amaçla, aynı karbon oranına sahip ve ortak alaşım elementleri miktarları da birbirine çok yakın olan çelikler seçilmiştir. Bu çalışmada, katı ortamda, ticari EKabor toz karışımları kullanılarak su verme yoluyla sertleştirilen AISI Wl çeliği ile molibden esaslı yüksek hız çeliklerinden AISI M50 ve AISI M2 çelikleri 850, 950 ve 1050°C'de 2, 4, 6 ve 8 saat sürelerle borlanmışlardır. Borlama işlemi sonucunda elde edilen borür tabakası, optik ve taramalı elektron mikroskobisi (SEM), enerji dağılımlı x-ışınları spektroskobisi (EDS) ve x-ışınlan difraksiyon (XRD) analizleriyle karakterize edilmiştir. Borür tabakasının mekanik özellikleri de tabaka yüzeyinden matrise doğru, doğrusal bir hat üzerinde sertlik dağılımı ve kırılma tokluğu ölçümleri ile belirlenmiştir. Yapılan çalışmalarda; borür tabakası-matris arayüzeyinin AISI Wl çeliğinde kolonsal bir yapı, AISI M50 ve AISI M2'de ise düzlemsel bir yapı sergilediği; borlama süre ve sıcaklığı arttıkça borür tabakası kalınlıklarının asimptotik bir artış kaydettiği; kaplamanın, borür tabakası, geçiş bölgesi ve matristen oluştuğu; borür tabakasının, (Fe,M)B ve (Fe2M)2B (M: Cr, Mo) fazlarından meydana geldiği; çelik bileşimindeki alaşım elementleri miktarının artmasıyla tabaka sertliğinin de artarak AISI M2'de en yüksek değere ulaştığı; borür tabakası içerisinde karbür partiküllerinin yer almasıyla tabakanın kırılma tokluğunun arttığı, hatta partikül boyutu küçülüp hacim oranının artmasıyla kırılma tokluğunun daha yüksek değerlere ulaştığı belirlenmiştir. AISI Wl çeliğinde, düşük sıcaklık ve sürelerde Fe2B fazı elde edilirken, sıcaklık ve sürenin artmasıyla çift fazlı (FeB+Fe2B) borür tabakası elde edilmiştir. Tabaka kalınlığı 250|um'den daha kaim olması durumunda borür tabakalarında bölgesel olarak boylamasına çatlaklar oluşmuştur. XVII