Sementasyon çeliğinin kutu borlama yöntemiyle kaplanması mikroyapı ve mekanik özelliklerinin araştırılması

Yüzey modifikasyon işlemlerinden biri olarak sayılan borlama yöntemi, kapladıkları malzemelerin servis sahasında özelliklerini geliştirerek daha uzun süre hizmet etmesini sağlar. Borlama, metal ve alaşımların yüzeyinin sertlik, aşınma direnci ve korozyon direncini arttırırken aynı zamanda bu özellikleri yüksek sıcaklıklarda korumak ve erozyon direncini de arttırmak amacıyla da kullanılmaktadır. Bor, genellikle demir esaslı malzemelerde alaşım elementi veya yüzey sertleştirme amacı ile kullanılır. Borlama işleminin mekanizması, bor atomları ısı enerjisi etkisiyle metal yüzeyine yayınırlar ve esas metal atomlarıyla uygun borürler oluştururlar. Bor kaynağının fiziksel durumu katı, sıvı ya da gaz olabilir. Borlama işlemi genellikle 800-1100 ˚C sıcaklık aralığında, 1-12 saat süreyle yapılır. Dolgu malzemesi ve deoksidanlar borlama esnasında oksijeni tutarak redükleyici bir ortam oluştururlar. Borlama işlemi esnasında kullanılan yöntem, malzeme kompozisyonu, malzeme cinsi, işlem süresine ve işlem sıcaklığı elde edilen tabakaya etki eden faktörlerdir. Borlama ile yüksek sıcaklıklarda çelik malzeme yüzeyine, bor yayındırılarak, Fe2B ve/veya FeB fazları içeren borür tabakaları elde edilir. Çeliklerde bor yayınımı ile elde edilen tabakaların sertlik ve aşınma dirençleri önemli miktarlarda artırılabilmektedir. Bu çalışmada, sementasyon çeliği 850, 950 ve 1050 °C sıcaklıklarda 6, 8 ve 10 saat borlama işlemine tabi tutulmuştur. Borlama işlemi sonrası numunelerin yüzeyindeki mikroyapısal değişim optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskopu (SEM), enerji dağılım spektroskopisi (EDS), X ışını kristalografisi (XRD), elementel yüzey haritalandırma analizi ve elektron geri saçılma kırınım analizi (EBSD) analizleriyle incelenmiştir. İşlem sonrası tüm numunelerin kaplamalarında testere dişi morfolojisi gözlenmiş olup yüzey pürüzlülüğü, mikrosertlik ve oluşan tabaka kalınlıkları her numune için ayrı ayrı ölçülmüştür.