The Effect to the Strength of Fatigue of Surface Hardening Process by Ion Nitriding to the Stell of AISI 4140

Year 2014, Volume: 4 Issue: 2, 29 - 39, 14.07.2014

Şevki Güven Kamil Delikanlı Eser Öncel

Abstract

Mechanical components fulfilling the functions expected of them, the inside surfaces of the parts greater than the high stress and are exposed to abrasive forces. This stress limit is exceeded the material strength and surface forces on the surface of the material starts cracking. Variable forces if they are a load of machine parts and a certain repetition of fatigue occurs after the piece suffer damage. Tired of the vehicles axle shafts are exposed to many car company uses AISI 4140 steel was. This steel highpressure and shock-resistant. Due to superior mechanical properties, are used in a wide range. Variable forces remaining under the surface resistance of such components should be increased for a long life. For this purpose, the surfaces of machine parts made by various methods of surface hardening. Surface hardening of parts with the rise of mechanical abrasion resistance, impact resistance on the part of the inner regions are not affected by increasing the fatigue life is prolonged by delaying the formation of cracks on the surface. In this study, the AISI 4140 steel was ion-nitriding hardening process applied to the surface, fatigue strength was investigated. Fatigue tests 450 0C for 18 hours and 19.5 hours in the samples applied to ion-nitriding process. At the same time to compare the fatigue strength of AISI 4140 steel samples were prepared untreated. Surface hardening process was prepared as a result of fatigue specimens were subjected to experiments in rotating Bending Fatigue. Applied to samples taken from the experiments results are interpreted.

Keywords

Ion nitruration, AISI 4140, Fatigue testing

AISI 4140 Çeliğine Uygulanan İyon Nitrasyon Yüzey Sertleştirme İşleminin Yorulma Dayanımına Etkisi

Abstract

Makine elemanları kendilerinden beklenilen fonksiyonları yerine getirirken parçaların yüzeyleri, iç kısımlarına nazaran daha yüksek gerilme ve daha yüksek aşındırıcı kuvvetlere maruz kalır. Bu gerilme ve kuvvetler malzemenin yüzey dayanım sınırını aşınca malzeme yüzeyinde çatlamalar başlar. Kuvvetlerin değişken olmaları durumunda makine parçalarında yorulma meydana gelir ve belli bir yük tekrarından sonra parça kırılarak hasara uğrar.
Araçların yorulmaya maruz kalan aks millerinde birçok otomobil firması AISI 4140 çeliğini kullanmaktadır. Bu çelik yüksek basınca ve darbeye dayanıklıdır. Üstün mekanik özelliklerden dolayı, geniş bir alanda kullanılmaktadır. Değişken kuvvetler altında kalan bu tür parçalarda uzun bir ömür için yüzey dayanımları arttırılmalıdır. Bu amaçla, makina parçalarının yüzeylerine çeşitli yöntemlerle yüzey sertleştirme yapılır. Yüzey sertleştirme ile parçaların mekanik aşınmaya karşı dayanımları yükselmekte, iç bölgeler etkilenmediği için de parçanın darbelere karşı dayanımı da artmakta ve yüzeyde çatlak oluşumunun geciktirilmesi ile de yorulma ömrü uzamaktadır. Bu çalışmada, AISI 4140 çeliğine iyon nitrasyon yüzey sertleştirme işlemi uygulanıp, farklı yüklerde yorulma dayanımları incelenmiştir.
Yorulma deneyleri için numunelere 450 0C de 18 saat ve 19,5 saat iyon nitrürleme ( plazma ile nitrasyon) işlemi uygulanmıştır. Aynı zamanda yorulma dayanımlarının karşılaştırılabilmesi için işlem görmemiş AISI 4140 çeliğinden numuneler hazırlanmıştır. Yüzey sertleştirme işlemleri neticesinde hazırlanan yorulma numuneleri dönen eğmeli yorulma deneyine tabi tutulmuşlardır. Numunelere uygulanan deneylerden alınan sonuçlar yorumlanmıştır.

Keywords

AISI 4140, İyon nitrürleme, Yorulma deneyi

References

• Ayhan,Ç., Alsaran A, Karakan,M., 2002,
• Plazma ile Termokimyasal Yüzey İşlemleri, Mühendis ve Makine, Cilt 43,Temmuz 2002 - Sayı 510,1-7.
• Baycık, H., 2002, İyon Nitrürleme ve Çeliğin
• Özelliklerine Etkisi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt: 8, Sayı: 1, 19-25
• Çelik, Ş., A., 1995. Sementasyon İşleminin
• Yorulma Özellikleri Üzerine Etkisinin Araştırılması, S.D.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta 67s. Çökelek, M., 2001. Islah Çeliklerinde, Isıl
• İşlem Parametrelerinin Yorulma Limitine Etkisi. Yüksek Lisans Tezi, S.D.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta., 145s. Eker, A. A. 2008. Yüzey Sertleştirme İşlemleri. http://www.scribd.com/doc/38624856/Yuzey -Sertlestirme-Islemleri. 002011). (Erişim Tarihi:
• İğdil M. C., Tosun, M., Trabzon, L., 2012,
• Plazma Nitrürleme İşleminin 316L Ostenitik Paslanmaz Çeliğinin Malzeme Özelliklerine Mikro Ve Nano Etkisi. Cilt 53, Sayı: 630 , Mühendis ve Makine, 54-68. İyon Nitrürasyon (Plazma Nitrürleme) ile Yüzey http://www.insisilislem.com/index.php?pg=h izmet&hizmet_id=1 02014) Sertleştirme (Erişim Tarihi:
• Kahraman, F., Karadeniz, Ö., Durmuş, H., 200 Plazma Nitrürlenmiş Wirolloy Nikel- Krom Alaşımının Sertlik Değişiminin Yapay Sinir Ağları İle İncelenmesi. 5. Uluslararası İleri K.Ü.,(IATS’09), Karabük,1-4. Sempozyumu, 13-15 Mayıs 2009,
• Krauss, G., 1980. Principles of Heat
• Treatment of Steel, American Society for Metals, Ohio, 291pp. Özdemir, U., Erten, M., 2003. Plazma (İyon)
• Nitrürleme Yöntemi ve Malzeme Özellikleri Üzerindeki Etkisi, Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi, Cilt 1 Sayı 2, 41-48. Plazma parametreleri- https://docs.com/O2T2) (Erişim tarihi: 002014). Sevil,
• Çeliklerin İyon Nitrürasyonu,Yüksek Lisans Tezi T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Edirne, 67s. Ostenitik Paslanmaz Şirin, Ş. Y., 2004. İyon Nitrürleme Yüzey
• Sertleştirme Isıl İşleminin AİSI 4340
• Çeliğinin Yorulma Dayanımına Etkisinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi. K.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Kocaeli, 180s. Yılmazer, H., 2008. Titanyum ve Titanyum
• Alaşımlarının Yüzey Özelliklerinin Plazma (İyon) Nitrürleme ile Geliştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 68s.