Çelik yüzeylerinde elektrotermokimyasal ve termokimyasal difüzyon tabakası oluşumuna ve difüzyon tabakalarının özelliklerine işlem parametrelerinin etkisi

Difüzyon tabakası biriktirme işlemleri yüzey özelliklerini geliştirmek amacıyla çok sayıda çelik türüne uygulanmaktadır. Bu çalışmada birden çok difüzyon tabakasının oluşturulması ile sonuçlanan difüzyon süreçleri çalışılmıştır. Üç ayrı kimyasal bileşime sahip çelik parçanın (arayeratomsuz çelik, sade karbon çeliği ve alaşımlı çelik) yüzeyinde biriktirilen difüzyon tabakaları bor ve titanyumun ısıl difüzyonu sonucu oluşturulmuştur. Bor difüzyonu (borlama) sırasında sisteme ayrıca elektrik enerjisi verilmiştir. Uygun boyutlarda hazırlanmış çelik parçaların bir bölümü borlanmış, bir bölümüne titanyum difüze ettirilmiş, bir bölümüne önce borlama sonra titanyum difüze ettirme işlemi uygulanmış, bir bölümüne de önce titanyum difüze ettirme sonra borlama işlemi uygulanmıştır. Titanyum difüzyonu işlemi sırasında meydana gelen kimyasal tepkimeler termodinamik hesaplama yoluyla ortaya çıkarılmıştır. Mekanik muayene olarak, sertlik ve aşınma dayanımı deneyleri yapılmış, önce titanyum difüze ettirilmiş sonra borlanmış arayeratomsuz çeliğin ayrıca kırılma tokluğu değerleri hesaplanmıştır. Borlama işlemi ile borür tabakasının oluşumu kinetik olarak modellenmeye çalışılmıştır. Yapılan ışık mikroskobisi ve taramalı elektron mikroskobisi çalışmaları sonucu, borlama işlemi ile borür tabakalarının, titanyum difüzyonu işlemi ile de titanyum esaslı difüzyon tabakalarının oluştuğu anlaşılmıştır. Önce borlanmış sonra titanyum difüze ettirilmiş çelik yüzeylerinde bor ve titanyum bileşiklerinden oluşan difüzyon tabakalarının varlığı belirlenmiş iken, önce titanyum difüze ettirilmiş sonra borlanmış çelik yüzeylerinde yalnızca titanyum bileşiklerinden oluşan difüzyon tabakaları ortaya çıkmış, ancak borür sızmış küçük ve süreksiz alanlar dışında bor bileşiklerinin varlığı belirlenememiştir. Titanyum difüzyonu işleminden sonra yapılan borlama işlemi sırasında uygulanan akım yoğunluğunun arttırılması ve sürenin uzatılması durumunda titanyum difüzyonundan sonra bor difüzyonunun da gerçekleştiği anlaşılmış, borür tabakalarının oluştuğu gözlenmiştir. Borlama işleminden sonra yapılan titanyum difüzyonu işlemi ile neredeyse 200 µm kalınlığa sahip çatlaksız bir difüzyon tabakası elde edilmiştir.