Saf demirin ethanolamine çözeltisi içerisinde elektrolitik plazma yöntemiyle yüzey sertleştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, saf demirin ağırlakça %80 su, %10 ethanolamin ve %10 NH4Cl içeren sulu çözelti ve %70 su, %20 ethanolamin ve %10 NH4Cl içeren sulu çözelti içerisinde elektrolitik plazma yöntemi ile yüzey karbürizasyonu incelendi. Yüzey karbürizasyonu, ağırlıkça %10'luk ethanolamin çözeltisinde 710 ºC, 750 ºC, 785 ºC ve 820ºC sıcaklıklarda ve ağırlıkça %20'lik ethanolamin çözeltisinde 660 ºC, 705 ºC, 735 ºC ve 780 ºC sıcaklıklarda 5, 10 ve 30 dakika sürelerde gerçekleştirildi. Saf demir yüzeyi üzerindeki karbonca zengin ve sert tabakanın oluşumu X-ışınları kırınımı analizi ile doğrulandı. Metalografik çalışmalar saf demir yüzeyinde pürüzsüz ve yoğun bir tabaka açığa çıkardı. Deneysel sonuçlar karbürleme süresi ve sıcaklığı arttıkça oluşan tabaka kalınlığının da arttığını gösterdi. Ağırlıkça %10'luk ethanolamin çözeltisinde (plazma) karbürlenen numuneler yüzeyinde oluşan tabaka kalınlığının ~15 ile ~345 ?m aralığında değiştiği, ağırlıkça %20'lik ethanolamin çözeltisinde ise ~11 ile ~115 ?m aralığında değiştiği tespit edildi. Karbürlenmiş numunelerin yüzeyden itibaren mesafeye bağlı sertlikleri mesafeyle beraber düşmektedir. Altlık malzeme olan saf demirin yüzeyinde oluşan tabakanın ortalama sertliği 898 HV ile 974 HV aralığında değişirken, altlık malzeme saf demirin sertliği 120 HV ile 190 HV aralığında değişmektedir. Ağırlıkça %10'luk ethanolamin çözeltisinde plazma karbürlenen numunelerin yüzeyinde ölçülen en yüksek ortalama sertlik değeri 898 HV iken ağırlıkça %20'lık ethanolamin çözeltisinde (plazma) karbürlenen numunelerin yüzeyinde ölçülen en yüksek ortalama sertlik değeri ise 1142 HV'dir. Saf demir üzerinde oluşan baskın fazların martenzit, Fe3C, YMK demir fazları karışımı olduğu XRD ile doğrulanmıştır. Aşınma testi sonucunda plazma elektrolitik karbürleme işleminden sonra saf demir yüzeyinin aşınma direncinin arttığı görüldü.In this study, surface carburizing of pure iron was investigated in aqueous solution, that consists of 80% wt. water, 10% wt. ethanolamine and 10%wt. NH4Cl and 70% wt. water, 20% wt. ethanolamine and 10%wt. NH4Cl. Surface carburizing was carried out in 10% wt. ethanolamine solution at 710 ºC, 750 ºC, 785 ºC and 820ºC temperatures and 20% wt. ethanolamine solution at 660 ºC, 705 ºC, 735 ºC and 780 ºC temperatures for 5, 10 and 30 minutes. The formation of hard carbon-rich layer on the surface of pure iron was confirmed by XRD analysis. Metallographic studies revealed a rough and dense carburized layer on the surface of the pure iron. Experimental results showed that the thickness of the carburized layers change with the time and temperature. The average thickness of the carburized layer ranged from ~15 to ~345 ?m for 10% wt. ethanolamine solution and from ~11 to ~115 ?m for 20% wt. ethanolamine solution with some scatters. The hardness of the carburized samples decreased with the distance from the surface to the interior of the test material. The average hardness of the carburized layer on the substrate was about 898 Hv for 10% wt. ethanolamine solution and 1142 Hv for 20% wt. ethanolamine solution while the hardness of the substrate ranged from 120 to 190 Hv. The dominant phases formed on the pure iron were found to be a mixture of Fe3C, martensite and FCC iron confirmed by XRD. Wear resistance in all plasma electrolytic carburized samples is considerably improved in relation to the untreated specimen.