H13 sıcak iş takım çeliklerinin aşınma dayanımına düşük sıcaklıklarda nitrasyon işleminin etkisi

Bu çalışmada nitrürleme işlemi ve etkileri takım çelikleri üzerinden anlatılmıştır. Yüzey sertleştirme yöntemlerinden biri olan nitrürleme sonucunda malzeme yüzeyinde ince bir tabaka oluşturularak sertlik artması sağlanır. Oluşan tabaka aşınma, korozyon ve yorulmaya karşı dayanıklıdır. Uygun bir nitrürleme sıcaklığında, azot atomsal olarak parça yüzeyinden içeri yayınarak çeliğin, demir ve alaşım elementleri ile nitrür oluşturur. Karbona göre atom çapı daha küçük olan azot, demir kafesine daha kolay nüfuz eder ve oluşturduğu nitrürler, ince taneli olduğu için çeliğin yüzey sertliğini arttırırlar. Genel olarak nitrürleme işleminde bu 500 -550 oC sıcaklığa kadar çıkılır. Bu noktada işlemin gerçekleştirildiği sıcaklık ve süre söz konusu difüzyona doğrudan etki eder. İşlem sonucunda ise değişik fazlarda bileşikler oluşabilmekte ve bu fazlar yüzeydeki tabakanın gerek kalınlığını gerek morfolojisini özellikle de mekanik özelliklerini ciddi bir şekilde değiştirmektedir. Yapılan işlem sonucunda malzemenin aşınma, korozyon ve yorulmaya karşı dayanım değerlerinde optimum artışı sağlayacak değerler bulunarak uygun difüzyon tabakası oluşturulmalıdır. Nitrürleme işlemiyle birlikte, işlemin uygulandığı malzemeye birçok özellik kazandırılmakla birlikte, temel olarak işlemin arkasında yatan özellikler yüksek yüzey sertliği, yüksek aşınma ve korozyon dayanımı, yorulma ömründe artış ve yüksek sıcaklıklarda yumuşamaya dayanım olarak özetlenebilir. Takım çelikleri ise sıcak veya soğuk haldeki kesme, dövme gibi yöntemlerle şekillendiren takım ve kalıpların imalatında kullanılan çelik grubuna verilen genel isimdir. Takım çelikleri, takım ve kalıp yapımı gibi temel kullanım alanlarının dışında spesifik özellikler talep edilen makina parçalarının imalatı gibi alanlarda da kullanılmaktadır. Genellikle çok ağır çalışma koşullarında kullanılan takım çeliklerinden, farklı sıcaklıklardaki kullanımları sırasında yüksek hızlarda ve yüksek gerilmeler altında deforme olmaksızın ve aşınmaksızın çalışmaları beklenir. H13 sıcak iş çeliklerinde yaklaşık olarak 400 oC sıcaklıktan sonra sertlik ve dayanım değerleri düşmeye başlar, 600 oC sıcaklıktan sonra ise bu değerlerde keskin bir düşüş meydana gelir. Bu durumun önüne geçmek amacıyla uygulanan yöntemlerden biride nitrürleme olup, H13 takım çelikleri nitrürlenmiş şekilde yaygın şekilde kullanılan bir malzemedir. İş parçalarında istenen yüzeyinin sert, aşınmaya ve yüzey basıncına dayanıklı, iç kısmının ise tok olması gibi özellikleri sağlamak amacıyla düşük sıcaklıklarda nitrürleme işlemi yapmak ve nitrürleme parametrelerini optimize ederek en uygun şartlara getirerek, en iyi mekanik değerlere ulaşmak amaçlanmıştır. Yapılan çalışmada, farklı sıcaklıklarda ve sürelerde nitrürlenen numunelere aşınma ve sertlik deneyleri uygulanmış, nitrürleme işleminin aşınma dayanımına etkileri incelenmiştir. Tüm numuneler mikroyapı, mikrosertlik, XRD difraksiyon analizi ve aşınma deneyleri sonucunda oluşan aşınma izi profilleri bakımından incelenmiştir.