Enjeksiyon Kalıplarında Kullanılan Sıcak İş Takım Çeliklerinin Yüzey Özelliklerinin Geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, sıcak iş takım çeliklerinin yüzey özelliklerinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Numune olarak enjeksiyon kalıplarında yoğun olarak uygulama alanı bulan AISI H13 ve bu çeliğin alternatifi olan “Dievar” çeliği olmak üzere iki farklı takım çeliği kullanılmıştır. Çeliklere uygulanan ısıl işlemle homojen mikro yapı ve mekanik özellik elde edilmiştir. Isıl işlem sonrasında numuneler nitrasyon, 2 farklı derinlikte borlama, CrN ve TiAl(N)/CrN kaplama uygulamalarına tabi tutulmuştur. Yüzey modifikasyonlarının kırılma tokluğu deneyleri Palmqvist metoduna göre gerçekleştirilmiştir. Yüzey modifikasyonlarının ergimiş alüminyum korozyonuna karşı dirençlerinin test edilmesi amacı ile numuneler, 4, 6 ve 8 saatlik ergimiş alüminyum temasına tabi tutulmuştur. Korozyon testi sonrasında alınan kesitlerde, yapışma oranları ve intermetalik oluşumları ışık mikroskobu ve Taramalı Elektron Mikroskobu ile incelenmiştir. Malzemelerin erozyon dayanımları ve erozif aşınma karakteristiklerinin incelenmesi için 30°, 60° ve 90° aşındırıcı parçacık çarpma açılarında erozyon testleri gerçekleştirilmiştir. Borlama uygulanan numunelerde gevrek aşınma davranışı gözlemlenirken, diğer numunelerde sünek aşınma davranışı gözlenmiştir. En iyi modifikasyon yöntemi korozyon direnci açısından sırasıyla; CrN ince film kaplama, TiAl(N)/CrN ince film kaplama, erozyon direnci açısından ise sırasıyla borlama, CrN ve TiAl(N)/CrN ince film kaplama uygulamaları şeklindedir.

In this study, it is aimed to improve surface properties of hot work tool steels. AISI H13 ve “DIEVAR”, which is alternative for H13, hot work tool steels are used as samples. With heat treatment, microstructure and mechanical properties of steels are homogeniesed. After heat treatment, steels are modified by means of boriding in two different depths, nitriding, CrN and TiAl(N)/CrN thin film coating. As next step after surface modifications, fracture toughness of modified surfaces measured with Palmqvist method. In order to determine corrosion resistance, samples with modified surfaceses are dipped into molten aluminium and kept for 4, 6 and 8 hours. After corrosion test, on the crossection area soldering rates and intermetallics are observed. In this characterizations optical microscope and Scanning Electron Microscope are used. Erosive resistance and erosive wear characteristics of the samples are determined with erosion test with 30°, 60° and 90° impact angles. Based on the experimental results, it was found that borided samples have brittle wear characteristics, whereas other samples have ductile wear characteristics. Based on the experimental results, it was found that best modificaitons by means of corrosion resistance are CrN and TiAl(N)/CrN coatings, by means of erosion resistance are boriding, CrN and TiAl(N)/CrN coatings.