Plazma pasta borlama yöntemiyle borlanmış AISI D2 çeliğinin aşınma ve elektrokimyasal korozyon davranışlarının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, AISI D2 soğuk iş takım çeliği, 700 ve 750 C işlem sıcaklıklarında 2 ve 4 saat süreyle %70 H2-%30 Ar gaz karışımında, 10 mbar basınç altında ve ağırlıkça %100 Boraks pasta kullanılarak plazma pasta borlama yöntemi ile borlanmıştır. Deneyler sonucunda, çelik yüzeylerinde oluşan borür tabakalarının morfolojisi optik mikroskobu ile incelenmiştir. Sertlik değerleri, mikro-sertlik cihazı ile ölçülmüş ve tabaka üzerinde oluşturulan fazlar XRD yöntemi ile belirlenmiştir. XRD analizinde FeB, Fe2B ve CrB fazlarının borür tabakasının üzerinde oluştuğu görülmüştür. Sonuç olarak, borlanmış çeliklerde elde edilen borür tabakasının kalınlığının artan borlama sıcaklık ve süresi ile artığı görülmüştür. AISI D2 çeliğinin orijinal sertlik değeri 452 HV0,05 iken, borlama işlemi sonucunda, 1789 HV0,05 gibi oldukça yüksek bir değere arttığı tespit edilmiştir. Borlama işlemi, AISI D2 çeliğinin aşınma direncini artırırken, artan borlama sıcaklığı ve süresiyle azalma meydana gelmiştir. AISI D2 çeliğinin yüzey sertliği borlama işlemi ile artmıştır. Elektrokimyasal deneyler sonucunda, borlanmış çeliklerdeki korozyon direnci, borlanmamış çeliğe göre korozyon direnci artmıştır. Fakat artan borlama sıcaklığı ve süresi ile birlikte korozyon direnci biraz düşmüştür.

In this study, AISI D2 cold work tool steel was boronized with plasma cake boriding method at 70 and H2O 30% Ar gas mixture under pressure of 10 mbar and 100% by weight of Borax paste for 2 and 4 hours at 700 and 750 C processing temperatures. As a result of the experiments, the morphology of the boride layers formed on the steel surfaces was examined by optical microscopy. The hardness values were measured by the micro-hardness tester and the phases formed on the layer were determined by XRD method. In the XRD analysis, FeB, Fe2B and CrB phases were formed on the boride layer. As a result, the thickness of the boride layer obtained in boronized steels increased with increasing boron temperature and duration. While the original hardness value of AISI D2 steel was 452 HV0,05, it was determined to increase to a very high value as 1789 HV0,05 as a result of boriding process. The boriding process increased the abrasion resistance of AISI D2 steel, while the decrease in boron temperature and time was reduced. As a result of the electrochemical tests, the corrosion resistance in the borided steels increased compared to the non-borided steel. But with increasing boriding temperature and duration, corrosion resistance has decreased slightly.