Akademik Veri Yönetim Sistemi
MALZEME VE METALURJİ MÜHENDİSLİĞİ, Dr.Öğr.Üyesi Özgür CENGİZ, Editör, YAZ YAYINLARI, Afyonkarahisar, ss.43-58, 2024
AISI 8620 düşük karbonlu sementasyon çeliğine
uygulanan ısıl işlemler ile malzeme yüzeyinde yüksek
mukavemet, çekirdekte daha yumuşak ve tok yapıya sahip
mekanik özellikler kazandırılarak dişliler, miller, makine ve
otomobil parçalarında zorlu çalışma ortamlarına maruz kalan
malzemelerin üretiminde kullanılmaktadır [1, 2, 3, 4, 5].
Kimyasal bileşiminin karmaşıklığı ve Cr, Ni ve Mo gibi yüksek
alaşım elementi içermesi nedeniyle, aşınma direncinde
uçak/havacılık endüstrileri ve otomobildeki uygulamalarını
sınırlamaktadır [6, 7]. Bununla birlikte çeliklerdeki karbon
miktarı azaldıkça talaşlı imalat yöntemiyle daha kolay
şekillendirilebilirler. Düşük karbonlu çelikler, yüksek şekillendirilme kabiliyetlerinden dolayı imalat sanayinde yaygın
olarak kullanılmaktadır. Ancak istenilen sertliği vermemeleri
kullanım için bir dezavantajdır [8]. İşlenebilirlik özelliklerinden
dolayı AISI 8620 sementasyon çeliğine yönelik birçok çalışma
yapılmıştır. Bu çalışmalara bağlı olarak yüzey sertliği, aşınma
davranışı gibi mekanik özelliklere yönelik bulgular ortaya
konmuştur [9, 10]. Bir malzemenin yüzeyde veya yüzeye çok
yakın bir yerde güçlendirilmesi ve yüzeyde basınç
gerilmelerinin oluşması sonucu oluşan çatlağının başlamasını
engellemek için uygun yüzey sertleştirici ısıl işlem uygulanabilir
[11]. Doğru ısıl işlem uygulanmış bir çelik malzeme ağırlıklı
olarak temperlenmiş martenzit mikroyapısına sahiptir. Çeliğin
yüzeyinden merkeze doğru martenzitin yapısı, miktarı ve
özellikleri değişir. Özellikle sementasyon işlemi yapılmış
çeliklerin yüzey kısmında özelliklerini etkileyen kalıntı östenit,
kaba karbürler, tane sınırı karbürleri, fosfor segregasyonu ve
yüzey oksitleri şeklinde mikroyapılar oluşabilir. Merkezde ise
sertleşebilirliğe bağlı olarak, temperlenmiş martenzit, beynit
veya ferrit ve perlitten oluşan mikroyapılar, meydana gelebilir.
Bu mikroyapılar, çeliğin mikroyapısında oluşan sertlik ve
aşınma dayanımı gibi mekanik özelliklerini etkiler [2].
Isıl işlemin aşınma davranışı üzerindeki etkisi benzer
çalışmalarla incelenmiştir. Bu çalışma için AISI 8620 çeliği
seçilmiştir çünkü istenen mekanik özellikleri elde etmek için
genellikle ısıl işleme tabi tutulan çeşitli güç aktarım
bileşenlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır [12].Yüzeyi
karbonlanmış çelikler için geleneksel ısıl işlem yöntemleri, 850–
950 0
C'de karbonlamanın hemen ardından su verme veya yüzey
karbonlanmış çeliğin 850–950 0
C'ye aynı sıcaklıklara yeniden
ısıtılması ve ardından oda sıcaklığına kadar su verilmesini içerir
[13]. Karbonun, artan sertlik, kalıntı gerilim artık gerilim ve
yorulma/gerilme mukavemeti ile sonuçlanan demir veya çelik
yüzey tabakasına yayılır. Sementasyon işleminden sonra uygulanan bir su verme işlem sırasında değişen parametrelerle,
sertlik, mikro yapı, tane boyutu, tane yönü vb. gibi malzemenin
ortaya çıkan özellikleri değiştirilebilir [14]. Isıl işlemin aşınma
davranışı üzerindeki etkisi ise benzer çalışmalarla incelenmiştir
[8, 15, 11].
Bu çalışmanın amacı farklı sıcaklıklarda sertleştirme
işlemi uygulanan AISI 8620 sementasyon çeliğinin mikroyapı,
sertlik ve aşınma üzerindeki etkilerini incelemektir.