Nitrokarbürizasyon Sonrası Oksidasyon İşlemlerinin AISI 4140 Çeliğinin Tribolojik Özelliklerine Etkisi

The Effect of Oxidation Process After Nitrocarburization on Tribological Properties of AISI 4140 Steel

Özet

Bu çalışmada, karbon ve azot atomlarının eşzamanlı difüzyonu temeline dayanan nitrokarbürizasyon sonrası oksidasyon işlemlerinin AISI 4140 çeliğinin mikroyapı, mikrosertlik ve tribolojik özelliklerine etkileri incelenmiştir. Nitrokarbürizasyon işleminin birçok avantajı olmasına rağmen özellikle malzemelerin korozyon ve tribolojik özelliklerini iyileştirilmek için işlem sonrası farklı ısıl işlem tekniklerine ihtiyaç duyulmaktadır. Nitrokarbürizasyon + oksidasyon işlemleri sonucunda malzeme yüzeyinin en dışında yaklaşık 5µm kalınlığında oksit tabakası, hemen altında nitrür ve karbürlerden oluşan yaklaşık 5µm kalınlığında bileşik tabaka ve karbürce zengin difüzyon bölgesi olmak üzere 3 farklı bölge oluşmuştur. Ana fazdan daha sert difüzyon bölgesi, nitrokarbürizasyon ve oksidasyon katmanları sayesinde malzemenin tüm yüzeyinde aşınma davranışları iyileştirilmiştir. Böylece aşınma direnci ile birlikte aynı zamanda sürtünme katsayısı da iyileştirilmiştir.

Abstract

In this study, microstructure, microhardness and tribological properties were investigated after nitrocarburisation process (on the AISI 4140 steel) which was the oxidation processes based on simultaneous diffusion of carbon and nitrogen atoms. Although the nitrocarburisation process has many advantages, different post-treatment heat treatment techniques are needed to improve the corrosion and tribological properties of the materials in particular. As a result of the nitrocarburization + oxidation processes, 3 different zones were formed on the outermost surface of the material. These zones were obtaining of respectively as; about 5 mm thick oxide layer, just below it, about 5 mm thick compound layer consisting of nitride and carbides and diffusion zone rich in carbide. Wear behavior on the entire surface of the material was improved by means of a harder diffusion zone, nitrocarburization and oxidation layers than the main phase. Thus, the wear resistance is also improved, as well as the coefficient of friction.