Borlanmış AISI 304, AISI 420 ve AISI 430 paslanmaz çeliklerin içyapı, sertlik ve korozyona dayanıklılık özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Endüstride teknoloji geliştikçe, ihtiyaçlar değişmekte ve bu ihtiyaçları karşılamak için yeni yöntemler ortaya çıkmaktadır. Borlama işlemi demir esaslı malzemelere uygulanabilen bir ısıl işlem prosesidir. Bu çalışmada kullanılan malzemeler; AISI 304 Östenitik paslanmaz çelik; endüstride en yaygın olarak kullanılmakta olan tiptir, AISI 420 Martenzitik paslanmaz çelik; buhar, gaz türbinleri, dişli, rulman ve millerde ve AISI 430 Ferritik paslanmaz çelik; egzoz manifoldu, turbo şarj ve katalitik konvertör elamanlarında sıklıkla kullanılmaktadır. Çalışmada AISI 304, AISI 420 ve AISI 430 paslanmaz çelik numunelere 850-925 -1000°C sıcaklıklarda 2-4-6 saat sürelerinde kutu borlama işlemi uygulanmıştır. Borlanmış numunelere metalografik işlemler gerçekleştirilmiş ve optik mikroyapı görüntüleri elde edilmiştir. Oluşan bor tabakası kalınlığı, mikro sertlik değerleri ve HCl asidi içerisindeki kütle kayıpları ölçülmüştür. Borlama sıcaklığı ve süresi arttıkça bor tabakası kalınlıklarının ve sertliklerinin arttığı tespit edilmiştir. Bu işlemler neticesinde en fazla bor tabakası kalınlığı 1000°C’de 6 saat borlanan AISI 304 malzemesinden elde edilmiştir. Borlama işlemi için aktivasyon enerjileri hesaplanmış ve en yüksek aktivasyon enerjisi 242.153 kj/mol ile AISI 420 çeliğinden elde edilmiştir. Daha sonra XRD analizi gerçekleştirilerek borlama işlemi sonrası oluşan fazlar tespit edilmiştir. Son olarak %10 HCl asit içerisinde bulunan numunelerin yüzde kütle kayıpları hesaplanarak borlama işleminin korozyona direnci etkisi ortaya konulmuştur.

As technology develops, needs change and new methods emerge to meet these needs. Boronizing is a heat treatment process that can be applied to ironbased materials. In this study; AISI 304 Austenitic stainless steel is the most widely used in the industry, AISI 420 Martensitic stainless steel is used in steam, gas turbines, gears, bearings and mills and AISI 430 Ferritic stainless is frequently used in exhaust manifold, turbocharger and catalytic converter elements. In study, AISI 304, AISI 420 and AISI 430 stainless steel samples were applied on pack boronizing treatment at temperatures of 850-925-1000°C for 2-4-6 hours. Metallographic processing was performed on the borided samples and optical microstructure images were obtained. The resulting borided layer thickness, micro hardness values and mass losses in HCl acid were measured. It has been determined that the boron layer thicknesses and hardnesses increase with increasing the boron temperature and the duration. As a result of these operations, the maximum boron layer thickness was obtained from AISI 304 material which is boronized for 6 hours at 1000 °C. In addition, the activation energies for the boronizing treatment were calculated and the highest activation energy was obtained from the AISI 420 steel with 242.153 kJ / mol. Then, XRD analysis was carried out to determine phases formed after the boronizing process. Finally, the percent mass loss of the samples in 10% HCl acid was calculated and the corrosion resistance effect of the boronizing process was determined.