Surface characterization of pack and plasma paste boronized of 21NiCrMo2 steel [Kutu ve plazma pasta borlanmiş 21NiCrMo2 çeliǧinin yüzey karekterizasyonu]

Abstract

In the present study, 21NiCrMo2 steel were plasma paste boronized by using 100 wt.% B2O3, 70 wt.% B2O3 + 30 wt. % SiC, 70 wt.% B2O3 + 30 wt.% B4C, 30 wt. % B2O3 + 70 wt.% SiC, 30 wt.% B2O3 + 70 wt.% B4C pastes. This steel ispopular bearing steel and have a widespread use in engineering applications. Plasma paste boronizing process was carried out in a dc plasma system at temperature of 700, 750 and 800 °C for 2, 5 and 7 h in a gas mixture of 70%H2 - 30%Ar under a constant pressure of 10 mbar. Pack boronizing of same steel was also carried out at 700, 750 and 800 °C for 2, 5 and 7 h. The properties of boride layer were evaluated by SEM, EDX, X-ray diffraction, Vickers micro-hardness testing. X-ray diffraction analysis of boride layers on the surface of the boronized steel revealed FeB and Fe2B. Plasma paste boronizing process showed that since the plasma activated the chemical reaction more, a thicker boride layer was formed than conventional boronizing methods at same temperatures. It was possible to form boride layer with the same thickness at lower temperatures in plasma environment by using B2O3 paste mixture.

Bu çalışmada endüstride yatak çeliği olarak kullanılan 21NiCrMo2 çeliği ağırlıkça %100 B2O3, %70 B2O3 + %30 SiC, %70 B2O3 +% 30 B4C, % 30 B2O3 + %70 SiC, %30 B2O3 + %70 B4C pasta karışımları kullanılarak plazma pasta borlanmıştır. Plazma pasta borlama (PPB) işlemi, 700, 750 ve 800 °C de 2, 5 ve 7 saat süresince %70H2 – %30Ar gaz karışımında 10 mbar basınç altında yapılmıştır. Aynı çelik ticari Ekabor II tozuyla aynı sıcaklık (700, 750, 800°C) ve sürelerde (2, 5, 7 saat) elektrik resistanslı fırında kutu borlama işlemine tabi tutulmuştur. Elde edilen borür tabakalarının, SEM, EDX, X-ışını difraksiyon, mikrosertlik ve mikroyapı özellikleri incelenmiştir. X-ışını difraktometrik analizi sonucunda çeliğin yüzeyinde FeB ve Fe2B tabakalarının oluştuğu görülmüştür. B2O3 pasta karışımları kullanarak plazma ortamında daha düşük sıcaklık ve sürelerde kutu borlama yöntemine göre daha kalın borür tabakaları elde edilmiştir.