DIN 32CrMoV12-10 çeliğinden üretilen namlu ömrü ve balistik performansının farklı yüzey işlemleri ile geliştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, DIN 32CrMoV12-10 çeliğinden imal edilmiş 7.62 mm çapındaki namluların sertliklerinin, sürtünme-aşınma, korozyon ve balistik performanslarının iyileştirilmesi amacı ile farklı yüzey işlemlerinin etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla, DIN 32CrMoV12-10 çeliğinden imal edilen namlulara; krom kaplama, borlama, nitrokarbürleme + oksidasyon ve nitrürleme + oksidasyon işlemleri uygulanmıştır. İşlemler sonrasında, numunelerin yapısal, morfolojik ve mekanik özellikleri XRD, SEM, sertlik ve profilometre ölçümleri ile belirlenmiştir. Namlu malzemesinin tribolojik özelliklerinin belirlenmesi amacı ile pin-on-flat aşınma testleri gerçekleştirilmiştir. Elektrokimyasal korozyon ölçümlerinde ise açık devre potansiyeli (OCP) okuması ve potansiyodinamik polarizasyon deneyleri yapılmıştır. Namluların balistik performasının belirlenmesi için gerçek koşullarda atış testleri gerçekleştirilmiştir. Krom kaplama sonrasında malzeme yüzeyinde krom tabakasının oluştuğu görülmüştür. Borlanmış numunelerde; malzeme yüzeyinde bor tabakası oluşumu ve yüzey altında ise difüzyon tabakasının oluştuğu gözlemlenmiştir. Oluşan tabakalar Fe2B ve FeB fazlarını içermektedir. Nitrokarbürleme + oksidasyon ve nitrürleme + oksidasyon işlemi uygulanmış numunelerde ise malzeme yüzeyinde en üstte oksit tabakası olacak şekilde bunun hemen altında beyaz tabaka ve malzemenin iç kısımlarına uzanan difüzyon bölgesinin oluştuğu görülmüştür. Yüzeyde oluşan oksit tabakası Fe2O3 ve Fe3O4 fazlarından oluşmakta iken beyaz tabaka ve difüzyon tabakaları ε-Fe2-3N ve γ'-Fe4N fazlarından oluşmaktadır. Oksit tabakaları, sert nitrür fazları ve difüzyon tabakaları ile artan plastik deformasyon direnci sebebiyle en yüksek aşınma direnci nitrokarbürleme + oksidasyon ve nitrürleme + oksidasyon işlemi uygulanmış numunelerden elde edilmiştir. Krom kaplama, borlama, nitrokarbürleme + oksidasyon ve nitrürleme + oksidasyon işlemleri malzemenin korozyon direncini artırmıştır. Nitrokarbürleme + oksidasyon ve nitrürleme + oksidasyon işlemleri sonucunda yüzeyde oluşan oksit tabakası korozyon için ekstra koruma sağlamıştır. Krom kaplamalarda yapılan testlerde NATO standartlarına göre 12.000 atış ömrü sağlanabilmiştir. Nitrürleme + oksidasyon elde edilen namlularda NATO standartlara göre 10.000 atış sonrası ilk hızlarda düşme ve dağılımda açılma olduğu görülmüştür. Ancak bu namlularda yapılan kaplamalarda atışlar sonrasında kırılma gerçekleşmemiştir. Nitrokarbürleme + oksidasyon ile elde edilen sonuçlara göre 15.000 atışa göre değerler NATO standartlarına göre farklılık göstermiştir.