Fe İçerisindeki Mg Elementinin Borlama İşlemine Etkisinin Araştırılması

Year 2021, Issue: 20, 1 - 10, 02.08.2021

İsmail Yıldız Atila Gürhan Çelik İbrahim Güneş

Abstract

Bu çalışmada, borlanmış %90-%10 Fe-Mg ve %95-%5 Fe-Mg alaşımlarının mikroyapısal özellikleri
araştırılmıştır. Fe-Mg tozları soğuk olarak preslendikten sonra Argon atmosferine sahip
tüp fırın içerisinde 620 °C sıcaklıkta sinterlenmiştir. Üretilen numunelere sırasıyla gözeneklilik
ve yoğunluk testleri uygulanmıştır. %90-%10 Fe-Mg ve %95-%5 Fe-Mg alaşımları 800
ve 900°C’de 2 ve 6 saat süreyle ticari Ekabor II bor tozu kullanılarak borlanmıştır. Borlama
sonrası numunelerde 0.30-0,68 μm arasında değişen yüzey pürüzlülük değerleri elde edilmiştir.
Borlanan numunelerin mikro yapı ve borür tabakaları optik mikroskop vasıtasıyla görüntülenmiştir.
XRD analizi sonucunda numunelerde Fe, FeB, Fe2B fazları ve 45-85 μm arasında
değişen borür tabaka kalınlıkları elde edilmiştir. Borlama sıcaklık, süresine bağlı olarak numunelerin
mikro sertlik değerlerinin 1346-1758 HV0,05 arasında değiştiği görülmüştür. Borlama
sıcaklık ve süresinin artmasıyla birlikte numunelerin hem borür tabaka kalınlıklarında hem
de mikro sertlik değerlerinde artışlar elde edilmiştir. Mg ilavesi borür tabaka kalınlıklarına ve
sertlik değerlerine etki ettiği görülmüştür. Ayrıca Mg ilavesi mikro yapıda gözenekli bir yapı
oluşmasına da neden olmuştur.

Keywords

Fe-Mg alaşımları, Borlama, XRD, Sertlik, Yüzey pürüzlülüğü

References

• [1] Campos-Silva, I., Ortiz-Domı´nguez, M., Lo´ pez-Perrusquia, N., Meneses-Amador, A., Escobar-Galindo, R., Martı´nez-Trinidad, J., Characterization of AISI 4140 borided steels, Applied Surface Science, 2010, 256, 2372-2379.
• [2] Saygın, M., AISI 1020 Çeliklerinde Borlamanın Yorulma Dayanımına Etkisi. Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 2014, 46s.
• [3] Gunes, I., Ozcatal, M., 2011, Investigation of the adhesion and wear properties of borided AISI H10 steel, Materiali in Tehnologije, 50, 269-274.
• [4] Gunes, I., Yıldız, I., Rate of Growth of Boride Layers on Stainless Steels, Oxidation Communications, 2015, 38, 2189-2198. [5] Kulka, M., Perte, A., The importance of carbon content beneath iron borides after boriding of chromium and nickel-based low-carbon steel, Applied Surface Science, 2003, 214, 161-171.
• [6] Hamayun, M.A., Abramchuk, M., Alnasir, H., Khan, M., Pak, C., Lenhert, S., Ghazanfari, L., Shatruk, M., Manzoor, S., Magnetic and magnetothermal studies of iron boride (FeB) nanoparticles, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2018, 451, 407-413.
• [7] Yıldız, I., Gunes, I., Ulker, Ş., Farklı Kompozisyonlardaki Fe-Mg Alaşımların Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi, Mesleki Bilimler Dergisi, 2017, 6(3), 600-604.
• [8] Sashank, S., Babu, P. D., Marimuthu, P., Experimental studies of laser borided low alloy steel and optimization of parameters using response surface methodology, Surface & Coatings Technology, 2019, 363, 255-264.
• [9] Kulka, M., Makuch, N., Pertek, A., Piasecki, A., An Alternative Method of Gas Boriding Applied To The Formation of Borocarburized Layer, Materials Characterization, 2012, 72, 59-67.
• [10] Gunes, I., Yıldız I., (2015). Rate of growth of boride layers on steels, Oxidation Communications, 38(4A), 2189-2198.
• [11] Özaydın, D., Toz Metalurjisi ile Üretilen Demir Esaslı Malzemelerde Borlamanın Mekanik Özelliklere Etkisi, Celal Bayar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 2015, 108s.
• [12] Ozdemir, O., Usta, M., Bindal, C., Ucisik, A. H., Hard iron boride (Fe2B) on 99.97 wt% pure iron, Vacuum, 2006, 80, 1391-1395.
• [13] Keddam, M., Ortiz-Domı´nguez, M., Campos-Silva, I., Martı´nez-Trinidad, J., A simple model for the growth kinetics of Fe2B iron boride on pure iron substrate, Applied Surface Science, 2010, 256, 3128-3132.
• [14] Mitani, H., Xub, Y., Hirano,, T., Demura M., Tamura, R., Catalytic properties of Ni-Fe-Mg alloy nanoparticle catalysts for methanol decomposition, Catalysis Today, 2017, 281, 669-676.
• [15] Amram, D., Schuh, C. A., Interplay between thermodynamic and kinetic stabilization mechanisms in nanocrystalline Fe-Mg alloys, Acta Materialia, 2018, 144, 447-458.
• [16] Gunes, I., Yıldız, I., Investigation of Adhesion and Tribological Behavior of Borided AISI 310 Stainless Steel, Revista Materia, 2016, 21, 61-71.
• [17] Xiao, X., Wang, X., Gao, L., Wang, L., Chen, C., Electrochemical properties of amorphous Mg–Fe alloys mixed with Ni prepared by ball-milling, Journal of Alloys and Compounds, 2006, 413, 312-318.
• [18] Kadas, K., Vitos, L., Ahuja, R., Elastic properties of iron-rich hcp Fe–Mg alloys up to Earth's core pressures, Earth and Planetary Science Letters, 2008, 271, 221-225.
• [19] Moravej, M., Prima, F., Fiset, M., Mantovani, D., Electroformed iron as new biomaterial for degradable stents: Development, process and structure–properties relationship, Acta Biomaterialia, 2010, 6, 1726–1735.
• 20. Gunes, I., (2014). Tribological Properties and Characterisation of Plasma Paste Borided AISI 5120 Steel, Journal of the Balkan Tribological Association, 20, 351-362.
• [21] Tabur, M., İzciler, M., Gül, F., Karacan, İ., 2009, “ Abrasive wear behavior of boronized AISI 8620 steel”, Wear, Vol. 266, pp.1106-1112
• [22] Bindal, C., Üçışık, A.H., 2008, “Characterization of boriding of 0.3% C, 0.02% P plain carbon steel”, Vacuum, 82, 90–94
• [23] Er, U., Par, B., 2006, “ Wear of plowshare components in SAE 950C steel surface hardened by powder boriding”, Wear, Vol.261, pp.251-255.
• [24] Özdemir Ö, Omar, M.A., Usta, M., Zeytin, S., Bindal, C., Ücisik, A.H., 2008, “An investigation on boriding kinetics of AISI 316 stainless steel”, Vacuum, Vol.83, pp.175-179.
• [25] Gunes I., Kanat, S., 2016, Investigation of wear behavior of borided AISI D6 steel, Materiali in Tehnologije, 50, 505-510.
• [26] Gunes I., AISI 8620 Çeliğinin değişik pasta karışımlarında plazma pasta borlanması ve yüzey özelliklerinin incelenmesi, Kocatepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 2010, 237s.
• [27] Genel, K., Ozbek, I. and Bindal, C., 2003, “Kinetics of Boriding of AISI W1 steel”, Materials Science and Engineering, Vol. 347, pp.311-314.
• [28] Genel, K., 2006, “Boriding kinetics of H13 steel” Vacuum, Vol.80-5, pp.451-457
• [29] Özbek, İ., Konduk, B.A., Bindal, C. ve Üçışık, A.H., 2002, “Characterization of Borided AISI 316L Steel Implant”, Vacuum, 65C, pp.521-525.
• [30] Gunes, I., 2015, Boride layer growth kinetics of the borided high alloyed cold work tool steel, Oxidation Communications, 38, 157-165.