Borlanmış yüksek alaşımlı çeliklerde oluşan artık ısıl gerilmelerin sonlu elemanlar yöntemiyle belirlenmesi

Yasin Kuddusi Kutucu, Ahmet Oğur, Yaşar Kahraman
1.561 699

Öz


Borlanan parçalarda oluşan kalıntı ısıl gerilmelerin kaplamalarda çatlama, ayrılma gibi olumsuz etkileri olmaktadır.
Bu sebeple borlama neticesinde oluşan gerilmelerin ne boyutta olduğunun ve kaplama tabakasının kalınlığına bağlı
olarak nasıl değiştiğinin belirlenmesi önem arz etmektedir. Bu çalışmada, yüksek alaşımlı çeliklerde borlama işlemi
esnasında oluşan tek katmanlı borür tabakasının (Fe2B) , parça üzerinde belirli bölgelerde oluşturduğu gerilmeler ve
bu gerilmelerin tabaka kalınlığına bağlı değişimi sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Yapılan
analizler neticesinde, oluşan gerilmelerin sıcaklık düşüşüne bağlı olarak arttığı görülmüştür. Fe2B tabakasında basma
gerilmeleri, buna karşılık çelik parçada çekme gerilmeleri oluştuğu gözlemlenmiştir. Ayrıca Tabaka kalınlığının
artmasıyla borür tabakasında oluşan basma gerilmelerinin azaldığı, çelik parçada oluşan çekme gerilmelerinin ve
borür tabakası ile altlık malzeme arasında oluşan kayma gerilmelerinin arttığı tespit edilmiştir.

Anahtar kelimeler


borlama, sonlu elemanlar, ısıl artık gerilme

Tam metin:

PDF


DOI: http://dx.doi.org/10.16984/saufenbilder.77638

Referanslar


A. Sinha, «Boriding (Boronizing),» %1 içinde J. Heat Treating, American Society for Metals, Metals Park,OH, 1991.

S. Ünlü ve S. Yılmaz, «Bor ve borlamanın kullanım alanları’,» Mühendis ve makina, cilt 47, no. 552, 2005.

F. Karakullukçu, K. Genel ve M. İpek, «Dekarbüriazsyonun AISI H13 çeliğinin borlanma davranışına etkisi,» Sakarya Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 1992.

K. Genel, «Boriding kinetics of H13 steel,» Vacuum, cilt 80, no. 451-457, 2005.

S. Taktak, «Some mechanical properties of borided AISI H13 and 304 steels,» Materials & Design, cilt 28, pp. 1836-184, 2007.

V. Sista, O. Kahvecioğlu, L. Eryılmaz ve A. Erdemir, «Electrochemical boriding and characterization of AISI D2 tool steel,» Thin Solid Films, cilt 520, pp. 1582-1588, 2001.

M. Kulka ve A. Pertek, «Gradient formation of boride layers by borocarburizing,» Applied surface science, cilt 254, pp. 5281-5290, 2008.

İ. Özbek, Borlama yöntemiyle AISI M50, AISI M2 yüksek hız çeliklerinin ve AISI W1 çeliğinin yüzey performansının geliştirilmesi, Sakarya: Sakarya Üniversitesi, 1992.

T. Ericsson, «Residual stresses caused by thermal and thermochemical surface treatments,» Advances in Surface Treatments, cilt 4, pp. 110-112, 1985.

I. Campos-Silva, E. Hernández-Sánchez, G. Rodríguez-Castro, A. Rodríguez-Pulido, C. López-García ve M. Ortiz-Domínguez, «Indentation size effect on the Fe2B/substrate interface,» Surface and Coatings Technology, cilt 206, pp. 1816-1823, 2011.

L. Zhenzhan, W. Ziming ve S. Xichen, «The influence of internal stress and preferred orientation on the abbrasive wear resistance of a boronized medium carbon steel,» Wear, cilt 138, pp. 285-294, 1990.

K. Genel, L. Özbek ve C. Bindal, «Kinetics of boriding of AISI W1 steel,» Materials Science and Engineering, cilt 347, pp. 311-314, 2003.

İ. Özbek ve C. Bindal, «Kinetics of borided AISI M2 high speed steel,» Vacuum, cilt 86, pp. 391-397, 2011.

Y. Wang, W. Tian, Y. Yang, G. C. Li ve L. Wang, «Investigation of stress field and failure mode of plasma sprayed Al2O3–13%TiO2 coatings under thermal shock,» Materials Science and Engineering, cilt 516, pp. 103-110, 2009.

B. Xiao ve J. Feng, «The elasticity,bondhardness and thermodynamic propertiesof X2B (X=Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Mo,W) investigated by DF ttheory,» Physica B, cilt 405, pp. 1274-1278, 2010.

«Material Properties Data available on website,» [Çevrimiçi]. Available: http://www.matweb.com. [Erişildi: 20 Mayıs 2013].

«Material Properties Data available on website,» [Çevrimiçi]. Available: http://www.schmolz-bickenbach.de. [Erişildi: 20 Mayıs 2013].

F. Şen, O. Sayman, E. Çelik ve M. Toparlı, «Stress analysis of high temperature ZrO2 insulation coatings on Ag using finite element method,» Journal of Materials Processing Technology, cilt 80, pp. 239-243, 2006.

F. Sen, E. Çelik ve M. Toparlı, «Transient thermal stress analysis of CeO2 thin films on Ni substrates using finite element methods for YBCO coated conductor,» Materials and Desing, cilt 28, pp. 708-712, 2007.

R. Prümmer ve W. Pfeiffer, «Residual stresses in borided layers,» Journal of the Less Common Metals, cilt 117, pp. 411-414, 1986.

A. Waheed ve F. Soliman, «Effect of Differantial Thermal Expansion on Stress Generated in Coating,» Journal of Material Science Technology, 1999.






Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.