Plazma Borlamanın Kesici Takımların Mikrosertliği Üzerindeki Etkisi = Effect Of Plasma Boriding On The Microhardness Of Cutting Tools

Yıl 2017, Cilt: 1 Sayı: 2, 91 - 107, 01.02.2018

Süleyman Baştürk , Muzaffer Erten

Öz

Özet

Sinterlenmiş karbürler talaşlı imalatta kesici uç olarak uzun yıllardan beri çok geniş bir şekilde kullanılmaktadır. Tungsten

karbürler (WC) ise kesici uç imalinde en çok kullanılan malzemelerden biridir. Bu çalışmada, talaşlı imalatta oldukça

yaygın bir şekilde kullanılan tungsten karbür kesme takımlarının plazma (iyon) borürlenmesi yapılarak bu işlemin

kesici uçların yüzeyinde oluşturduğu tabakanın sertlik ölçümleri yapılmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Plazma

borlama işlemi, 700, 800, 900 ve 1000 oC’de, 1, 2 ve 4 saatlik sürelerle ve % 5 BF3, %45 Argon, %50 H2’den oluşan gaz

karışım oranında yapılmıştır. Plazma borlama sonrasında kesici uç kenar bölgesinde borür tabakası oluşmuş ve bu

bölgenin sertlik ölçümleri yapılmıştır. Borlanmamış kesici ucun sertlik değeri 1210 HV iken, sertlik ölçümleri sonucunda,

1000 oC sıcaklıkta 1 saat süreyle yapılan borlama işlemi sonucunda 2882 HV sertlik değeri elde edilmiş olup

borlanmamış numuneye göre sertlik değerinde 2.38 kat artış elde edilmiştir Bölgesel sertlik değerlerinde ise 3754 HV

sertlik değerine kadar çıkılmış olup borlanmamış numuneye göre 3.1 kat artış elde edilmiştir Kesici ucun orta bölgesinde

ise sertlik değerinin 600-1200 HV değeri aralığında değiştiği belirlenmiştir. Kesici ucun orta ve kenar bölgesindeki

sertlik değerlerindeki bu farklılığın kırılma tokluğunu olumlu yönde arttıracağı değerlendirilmiştir. Optimum sıcaklık

ve borlama süresi olarak 900 oC de 4 saatlik borlamanın optimum değer olabileceği belirlenmiştir.

Abstract

Sintered carbides have been used widely for long years in the manufacturing process as cutting tools. Tungsten Carbides

(WC), one of the most used materials in the cutting tool manufacturing. In this tudy, tungsten carbides, used

widely in the manufacturing process, have been ion (plasma) borided and the micro hardness measurements of the

layer, made on the cutting tool surface by this process, have been done and the results are evaluated. Plasma boriding

process has been done at the temperatures of 700, 800, 900 and 1000 oC, for 1, 2 and 4 hours of process times

and, in the gas combination of 5% BF3, 45% Argon, 50% H2. After the plasma boriding, the boride layer has been obtained

on the side region of the cutting tools and the micro hardness measurements of this region has been done.

After the boriding process of 1 hour at 1000 oC, it has been obtained 2882 HV micro hardness value while the unborided

cutting tool has the micro hardness of 1210 HV and comparing to the unborided cutting tool, it has been

obtained 2.38 times increase on the micro hardness. On the regional micro hardness values, it has been increased

to 3754 HV and has been obtained 3.1 times increase. It has been defined that the microhardness values of the central

region of the cutting tool are changed between 600 and 1200 HV. It has been evaluated that this difference on

the micro hardness values between the side and the central region of the cutting tool will improve the cracking

toughness. It has been defined that the optimum boriding time and the temperature would be 4 hours at the 900 oC.

Anahtar Kelimeler

Kesici uçlar, iyon (plazma) borlama, mikro sertlik, Cutting tools, ion (plasma) boriding, micro hardness

Kaynakça

• Badini, C., Gianoglio, C., and Paradelli, G. ”The Effects of Carbon, Chromium and Nickel on the Hardness of Borided Layers” Surfaces and Coatings Tech., 30: 157-170, 1987.
• Balçık, H., “İyon nitrürlenmiş H13 sıcak iş çeliğinin sıcaklık ve zaman ile sertlik değerlerinin değişimi”, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, 90s., 1998.
• Bozkurt, N., “Bor Yayınımıyla Çeliklerde Yüzey Sertleştirme” Doktora Tezi, İ.T.Ü., Fen Bil. Enst., İstanbul, 1984.
• Epik, A.P., VI. “Borid Coatings, Protective Coatings on Metals” Vol.2, Consultants Bureau, New York, 1970.
• Knotek, O., Lugscheider, E., and Leuschen, K., “Surface Layers on Cobalt Base Alloys by Boron Diffusion”, Thin Solid Film” Vol 45 331 – 339 p., 1977.
• Matuschka, A.G., “Boronizing” Carl Hanser Verlag München, 1980.
• O’Brien, J.M., “Plasma (Ion) Nitriding”, ASM Handbook. Heat Treatment Volume 4. 420-425, 1997.
• Özsoy, A., “Çeliğin borlanmasında borür tabakası, geçiş zonu ve ana matriksin özelliklerinin iyileştirilmesi” Doktora Tezi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bil. Enst., Eskişehir, 1996.
• Pye, D., “Practical Nitriding and Ferritic Nitrocarburizing”, ASM International, 253s. USA, 2003.
• Sarper, S.S., “Borlamanın Demir Esaslı T/M Parçaların Fiziksel ve Mekanik Özelliklerine Etkisi”, Doktora Tezi, CBÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, Manisa, Aralık 2004.
• Singhal, S.C., “A Hard Diffusiyon Boride Coating for Ferro Materials”, Thin Solid Films Vol 45 321 – 329p., 1977.
• Tamer, O.M., “İyon nitrürleme ile sıcak dövme kalıplarının ömrünün arttırılması”, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi. 95s, 1996.
• Vasilieva, E.V., Yukov, I.I., Urlapov,A.M., and Melnichuk, G.A., ” Structure and Properties of Borided Chromium Stainless Steel” Materials Science Heat Treatment., Vol 27 391 – 394 p., 1985.
• Venkatasubramanian, S.R., and Iyer, K.J.L., “Boronizing of Steel”, Tool Alloy Steel Vol 11 453 – 455 p., 1977.
• Yakhnina, V.D., Kozlov, A.M., and Lukyanitsa, A.Ö., “Physicochemical Characteristics of Powder Boronizing” Sov. Powder Metall. Met. Ceram., Vol18 237 – 240 p., 1979.