Farklı sürelerde kutu sementasyon uygulanan AISI 1020 çeliğinin sertlik ve aşınma özelliklerinin incelenmesi

Yıl 2025, Cilt: 15 Sayı: 3, 639 - 652, 15.09.2025

Bünyamin Yamanel

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1545074

Öz

Bu çalışmada AISI 1020 çeliği farklı sürelerde kutu sementasyon işlemine tabi tutulmuştur. Numuneler 600 °C sıcaklıkta 80 dk ön ısıtma işlemine tabi tutulmuştur. Numunelere 910 °C sıcaklıkta 1.5, 4, 7 ve 10 saat süreler boyunca kutu sementasyon işlemi yapılmıştır. Sementasyon işlemi neticesinde numunelere 850°C sıcaklıkta 25 dk boyunca östenitleştirme ve 60 °C sıcaklıkta yağda su verme işlemi yapılmıştır. Numunelerin iç yapı incelemeleri, sertlik ölçümleri ve aşınma testleri yapılarak sonuçlar değerlendirilmiştir. Kutu sementasyon neticesinde en yüksek sertlik 10 saat semente edilmiş çelikte 562 HV1 olarak tespit edilmiştir. Aşınma testleri neticesinde en yüksek aşınma direnci 4 saat sementasyon yapılmış numunede tespit edilmiştir. Aşınma direncinin 2.5 kat arttığı tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

AISI 1020 , Aşınma , Sertlik

Etik Beyan

Bu makalenin yazarı bu çalışmada kullanılan materyal ve yöntemlerin etik kurul izni ve / veya yasal-özel izin gerektirmediğini beyan etmektedir.

Teşekkür

Bu çalışma ya katkılarından dolayı Prof. Dr. Osman BİCAN' A ve kıymetli abim Mehmet KALKAN' a teşekkür ederim.

Investigation of the hardness and wear properties of AISI 1020 steel subjected to pack carburizing for different durations

Öz

In this study, AISI 1020 steel was subjected to pack carburizing for different durations. The samples were preheated at 600 °C for 80 minutes. Carburizing was performed at 910 °C for 1.5, 4, 7, and 10 hours. Following the carburizing process, the samples were austenitized at 850 °C for 25 minutes and quenched in oil at 60 °C. The microstructure, hardness measurements, and wear tests of the samples were examined and evaluated. The highest hardness, 562 HV1, was observed in the steel carburized for 10 hours. The wear tests indicated that the highest wear resistance was found in the sample carburized for 4 hours, showing a 2.5-fold increase in wear resistance.

Anahtar Kelimeler

AISI 1020 , Wear , Hardness

Kaynakça

• Alfaydh, S. A. A., Çuğ, H., Akgül, Y., & İncesu, A. (2002). Sementasyon işleminin sıcak iş takım çeliklerinin aşınma davranışına etkisinin incelenmesi. Çelik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, 3(2), 1-7.
• Anver, S. H. (1986). Introduction to physical metallurgy (2nd ed.). McGraw-Hill.
• Callister, D. W. (1997). Materials science and engineering: An introduction (5th ed.). John Wiley & Sons
• Can, A. Ç., & Yüksel, M. (n.d.). Sementasyonla sertleştirilen parçalar için çelik ve boyut seçimi. Metalurji, (66), 42-46.
• Crossland, E. J. W., & Daubney, G. M. (2022). Wear and abrasion of materials: Theory and applications. Elsevier.
• Çoban, C., Taktat, S., Başpınar, M. S., & Said, G. (2004). Kutu sementasyonla çelikleri karbürleme işleminde BaCO3 aktivatörün sertleşme derinliğine etkisi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 4(1), 1-6
• Hossain, M. A., & Chowdhury, A. S. (2010). Effects of carburizing time on the wear resistance of low alloy steel. Materials Science and Engineering A, 527(13), 3368-3375.
• Jain, R. M., Rao, S. R., & Ghosh, M. K. (2008). Effect of carburizing time on the surface roughness of steel components. Surface and Coatings Technology, 202(10), 2523-2529.
• Johnson, C. M. (2002). Influence of case depth and microstructure on the wear resistance of carburized steels. Journal of Tribology, 124(4), 794-800.
• Karagöz, İ. (2019). Hardness change due to carburization time and material thickness during heat treatment of SAE 8620 (21NiCrMo2) plates. El-Cezeri Journal of Science and Engineering, 6(3), 748-754. https://doi.org/10.31202/ecjse.578057
• Khonsari, M. M., & Booser, E. R. (2021). Tribology: Principles and design applications. CRC Press.
• Kwon, J. W., Kim, S. Y., & Lee, H. S. (2004). Effect of carburizing on the wear resistance of steels. Journal of Materials Science, 39(20), 6067-6075.
• Mallya, S. P. (2011). Carburizing and case hardening. Journal of Materials Engineering and Performance, 20(5), 693-703.
• Onaran, K. (1999). Malzeme bilimi. Bilim Teknik Yayınevi.
• Parrich, G. (1977). Influence of microstructure on the properties of case-carbureased components VI: Core properties and case depth. Heat Treatment Metals, 3, 45-54.
• Pekgöz, B., Sarıdemir, S., Uygur, İ., & Aslan, Y. (2013). Sementasyon işleminin farklı çeliklerin mikroyapı ve sertlik değerlerine etkileri. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 10(1), 19-24.
• Poirier, D. R. (1968). Activity of carbon in austenite. Transactions of the Metallurgical Society of AIME, 242, 685-689.
• Prabhudev, K. H. (1998). Heat treatment of steels. McGraw-Hill.
• Purohit, P. K., Ghosh, S., & Jha, R. S. (2009). Influence of carburizing process on surface roughness and microhardness of steels. Materials Science and Engineering A, 516(1-2), 208-214.
• Qiao, Y., & Guo, X. (2010). Formation of Cr-modified silicide coatings on a Ti-Nb-Si based ultrahigh-temperature alloy by pack cementation process. Applied Surface Science, 256, 7462-7471. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.05.091
• Singh, R. K., & Patel, M. R. (2020). Wear resistance of steel: The effect of carburizing time and temperature. Wear.
• Smith, D. M. (2007). The effect of carburizing time on the microstructure and wear resistance of steels. Materials Science and Engineering A, 101(2), 157-165.
• Smith, A. R., & Johnson, J. D. (2023). Quantitative analysis of load-induced surface deformation in abrasive wear. Journal of Tribology.
• Stathokostopoulos, D., Chaliampalias, D., Stefanaki, E. C., Polymeris, G., Pavlidou, E., Chrissafis, K., Hatzikraniotis, E., Paraskevopoulos, K. M., & Vourlias, G. (2013). Structure, cementation. Applied Surface Science, 285, 417-424. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.08.070
• Topbaş, M. A. (1993). Isıl işlemler. İstanbul.
• Topbaş, M. A. (1998). Çelik ve ısıl işlem el kitabı. İstanbul.
• Verhoeven, J. D. (1975). Fundamentals of physical metallurgy. John Wiley & Sons.
• Yüksel, M. (1985). Çeliklerde sementasyon. Metalurji, (41), 11-17.