316L ostenitik paslanmaz çeliği ile Ti-6Al-4v alaşımının plazma nitrürlenmesi

Abstract

Plazma nitrürleme, "İyon Nitrürleme" adı ile de anılan oldukça yeni bir yüzey işleme yöntemidir. Plazma nitrürleme termokimyasal bir yüzey işlem prosesi olarak genel olarak çeliklerin ve titanyum alaşımlarının yüzey sertliklerini ve aşınma dayanımlarında artış sağlamak amacı ile uygulanır. İşlem süresinin kısa oluşu, düşük işlem sıcaklığı, minimum distorsiyon göstermesi ve çevreyi kirletmeyen bir proses olması gibi bir çok avantajlara sahiptir. Bu çalışmada plazma nitrürleme işleminin sertliklere, faz oluşumlarına ve mikroyapıya olan etkisi incelenmiştir. Nitrürleme işlemi N2:H2 oranının 1:4 olduğu gaz karışımında yapılmıştır. Nitrürleme süresince sistem 10 torr basınç altında tutulmuştur. 316L numuneleri 450°C ve 550°C, Ti-6Al-4V alaşımı numuneleri 550°C ve 650°C 1, 3, 6 saatlik sürelerde nitrürlenmişlerdir. Plazma nitrürlenmiş 316L numunelerin sertlik değerleri 300HV0,1'den 1200HV0,1'e yükselmiştir. 450°C'de nitrürlenmiş 316L numunelerinde Fe3N, Fe2N, Fe4N fazları oluşmuştur. 550°C'de ise aynı malzemede Fe3N, Fe2N, Fe4N, CrN fazları oluşmuştur. Titanyum alaşımı numunelerinde sertlik değerleri 350 HV0,1'den 460 HV0,1'e yükselmiştir. Nitrürlenmiş titanyum alaşımı numunelerinde α-Ti, α (N)-Ti, Ti2N, TiN fazları oluşmuştur.