Paslanmaz Çelikler

Paslanmaz çelik, paslanmaya ve korozyona dayanıklı bir demir alaşımıdır. En az %11 krom ve istenen diğer özellikleri elde etmek için karbon, diğer ametaller ve metaller gibi elementler içerebilir. Paslanmaz çeliğin korozyona karşı direnci, malzemeyi koruyabilen ve oksijen varlığında kendi kendini iyileştirebilen pasif bir film oluşturan kromdan kaynaklanır.

Alaşımın parlaklık ve korozyona karşı direnç gibi özellikleri birçok uygulamada faydalıdır. Paslanmaz çelik sac, levha, çubuk, tel ve boru haline getirilebilir. Bunlar tencere, çatal bıçak takımı, cerrahi aletler, büyük ev aletleri, araçlar, büyük binalardaki inşaat malzemeleri, endüstriyel ekipmanlar (örneğin kağıt fabrikaları, kimyasal tesisler, su arıtma) ve kimyasallar ve gıda ürünleri için depolama tankları ve tankerlerinde kullanılabilir.

Paslanmaz çeliğin biyolojik temizlenebilirliği, camla karşılaştırılabilir biyolojik temizlenebilirliğe sahip olduğu için hem alüminyumdan hem de bakırdan üstündür. Temizlenebilirliği, sağlamlığı ve korozyon direnci, farmasötik ve gıda işleme tesislerinde paslanmaz çeliğin kullanılmasını sağlamıştır.

Farklı paslanmaz çelik türleri AISI üç basamaklı bir sayı ile etiketlenir, ISO 15510 standardı, mevcut ISO, ASTM, EN, JIS ve GB standartlarındaki spesifikasyonların paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimlerini kullanışlı bir değişim tablosunda listeler.
 

İletkenlik

Çelik gibi, paslanmaz çelikler de nispeten zayıf elektrik iletkenleridir ve bakırdan önemli ölçüde daha düşük elektrik iletkenlikleri vardır. Özellikle, paslanmaz çeliğin elektriksel temas direnci (ECR), yoğun koruyucu oksit tabakasının bir sonucu olarak ortaya çıkar ve elektrik konnektörleri olarak uygulamalarda işlevselliğini sınırlar. Bakır alaşımları ve nikel kaplı konektörler, daha düşük ECR değerleri sergileme eğilimindedir ve bu tür uygulamalar için tercih edilen malzemelerdir. Bununla birlikte, örneğin yüksek sıcaklıklar ve oksitleyici ortamlar gibi ECR'nin daha düşük tasarım kriterleri oluşturduğu ve korozyon direncinin gerekli olduğu durumlarda paslanmaz çelik konektörler kullanılır.

Erime Noktası

Diğer tüm alaşımlarda olduğu gibi, paslanmaz çeliğin erime noktası, tek bir sıcaklık değil, bir dizi sıcaklık şeklinde ifade edilir. Bu sıcaklık aralığı, söz konusu alaşımın özel kıvamına bağlı olarak 1,400 ila 1,530 °C (2,550 ila 2,790 °F) arasındadır.

Manyetizma

Martensitik, dubleks ve ferritik paslanmaz çelikler manyetiktir, östenitik paslanmaz çelik ise genellikle manyetik değildir. Ferritik çelik, manyetizmasını, demir atomlarının küpler (her köşede bir demir atomu ile) ve merkezde ek bir demir atomu şeklinde düzenlendiği gövde merkezli kübik kristal yapısına borçludur. Bu merkezi demir atomu, ferritik çeliğin manyetik özelliklerinden sorumludur. Bu düzenleme aynı zamanda çeliğin emebileceği karbon miktarını %0.025 civarında sınırlar. Ev aletlerinde kullanılan elektro valfler ve içten yanmalı motorlardaki enjeksiyon sistemleri için düşük zorlayıcı alanlı kaliteler geliştirilmiştir. Bazı uygulamalar, manyetik rezonans görüntüleme gibi manyetik olmayan malzemeler gerektirir. Genellikle manyetik olmayan östenitik paslanmaz çelikler, sertleştirme yoluyla hafif manyetik hale getirilebilir. Bazen, ostenitik çelik bükülür veya kesilirse, kristal yapı kendini yeniden düzenlediği için paslanmaz çeliğin kenarı boyunca manyetizma meydana gelir.

Aşınma

Nitrojen ilavesi ayrıca çukur korozyonuna karşı direnci artırır ve mekanik mukavemeti artırır. Bu nedenle, alaşımın dayanması gereken ortama uyacak şekilde değişen krom ve molibden içeriklerine sahip çok sayıda paslanmaz çelik sınıfı vardır. Korozyon direnci aşağıdaki yollarla daha da artırılabilir:
 

Krom içeriğini %11'den fazla artırmak

En az %8'e kadar nikel eklenmesi

Molibden eklenmesi (çukurlaşma korozyonuna karşı direnci de artırır)

Kabarma

Bazen soğuk kaynak olarak da adlandırılan kabarma, iki metal yüzey birbirine göre hareket halindeyken ve ağır basınç altındayken meydana gelebilen şiddetli bir yapışkan aşınma şeklidir. Östenitik paslanmaz çelik bağlantı elemanları, özellikle alüminyum ve titanyum gibi koruyucu bir oksit yüzey filmi oluşturan diğer alaşımlar da hassas olsa da, diş aşınmasına karşı özellikle hassastır. Yüksek temas kuvveti kayması altında, bu oksit deforme olabilir, kırılabilir ve bileşenin parçalarından çıkarılabilir, bu da çıplak reaktif metali açığa çıkarır. İki yüzey aynı malzemeden olduğunda, açıkta kalan bu yüzeyler kolayca kaynaşabilir. İki yüzeyin ayrılması, yüzeyin yırtılmasına ve hatta metal bileşenlerin veya bağlantı elemanlarının tamamen ele geçirilmesine neden olabilir. Birbirine benzemeyen malzemeler veya farklı paslanmaz çelikler (östenitiğe karşı martensitik) kullanılarak kabarma azaltılabilir. Ek olarak, iki parça arasında bir film sağlamak ve sürtünmeyi önlemek için dişli bağlantılar yağlanabilir. 

Paslanmaz Çeliklerin Kimyasal Özellikleri

Bu malzemeyi özel yapan ve ona benzersizliğini veren kimyasal özellikleridir.

Yüksek Oksidasyon Direnci

Paslanmaz çeliğin bu ayırt edici özelliği, endüstrideki birçok benzersiz uygulamasından sorumludur. Yüksek oksidasyon direnci, paslanmaz çelikteki kromun bir sonucudur. Krom yüzdesi bazı sınıflarda %26'ya kadar çıkabilmektedir.

Diğer metaller, kaplamalar ve korozyon önleyici boyalarla korunabilir, ancak aşındığında korozyon başlar. Paslanmaz çelik durumunda, yüzey hasarı nedeniyle doğal krom oksit kaplamasının kaldırılmasını, maruz kalan yüzeyde korozyon bozulmasını önleyen yeni bir kaplamanın oluşumu takip eder.

Biyolojik Olarak İnert

Paslanmaz çelik biyolojik olarak inerttir, bu da onu cerrahi aletler, travma vidaları ve plakalar gibi tıbbi ekipman için mantıklı bir seçim haline getirir. Bu özellik aynı zamanda onu çatal-bıçak ürünleri ve mutfak aletleri için ideal bir metal yapar.

Asitlere, Bazlara ve Organik Maddelere Karşı Direnç

Paslanmaz çelik, çok çeşitli bileşiklere karşı dayanıklıdır. Asitlere, bazlara ve organik bileşiklere karşı dayanıklıdır. Asitlere karşı direnç, farklı dereceler için değişir. Bazı kaliteler yüksek konsantrasyonlu asitlere dayanabilirken, diğerleri yalnızca düşük konsantrasyonlara dayanıklı olabilir.

Bazik bileşiklerde ve organik bileşiklerde benzer tepkimesizlik gözlenir. Bu, paslanmaz çeliği kimya endüstrilerinde depolama, taşıma ve diğer işlemler için kullanım için oldukça uygun bir malzeme yapar.

Paslanmaz çelik ayrıca neme, tuza, kükürt, karbondioksit ve klorür bileşiklerine kolaylıkla direnir. Bu, birçok zorlu ortamda diğer metallerin çoğundan daha uzun süre hayatta kalmasına yardımcı olur.

Paslanmaz Çeliğin Diğer Özellikleri

Önemli özellikler sadece mekanik ve kimyasal ile sınırlı değildir. Aşağıdaki listede çeşitli uygulamalar için kullanışlı olan başkaları da var.

Geri Dönüştürülebilirlik

Yeni ürünler yapmak için paslanmaz çeliğin geri dönüşümü mümkündür. Bu, daha az hammadde gerektirerek ve atık oluşumunu azaltarak çelik ihtiyaçlarımız için çevre üzerindeki baskıyı azaltır.

Biyolojik olarak parçalanamayan yapısı, parçalanmadığı ve toprak veya su rezervuarlarına sızmadığı için kaynakları kirletmesini de engeller.

Çalışması Kolaydır

Paslanmaz çelik, bir tasarımcının karmaşık şekiller ve ürünler yaratmasına izin veren yüksek düzeyde işlenebilir ve uygulanabilirdir. Paslanmaz çelik lazer kesim, CNC işleme hizmetleri, büküm vb. özel ekipman gerektirmeden mevcuttur.

Temizlenebilirlik

Paslanmaz çelik ürünlerin deterjan, sabun veya temizlik sıvıları gibi ev tipi toksik olmayan ürünlerle temizlenmesi kolaydır. Bu, hizmet ömrünü uzatan uzun süre yeni görünmelerini sağlar.

Bu sonuçta israfı azaltır ve ilk nispeten pahalı satın almayı uzun vadede buna değer kılar.

Estetik Çekicilik

Paslanmaz çelik ürünler yüksek parlaklığa sahiptir ve bu da onu açıkta kalan yüzeyler için ideal bir seçimdir. Parlaktan mata kadar çok çeşitli yüzeylerde gelir. Efekt için fırçalanabilir, oyulabilir, kabartılabilir ve renklendirilebilir.
 

Paslanmaz çelik söz konusu olduğunda, aralarından seçim yapabileceğiniz çok sayıda kalite vardır. Eklenen alaşım elementine bağlı olarak özellikler önemli ölçüde değişebilir. En uygun maliyetli seçeneği seçmek, uygulamanın gereksinimlerine bağlıdır.

Krom

Krom, paslanmaz çelikte belirleyici alaşım elementidir. Çeliğe “paslanmaz” olma özelliğini verir. Pasif krom oksit tabakası, yüzeyin korunmasıyla birlikte metalin iç yapısını korozyondan koruyan metale oksijen difüzyonunu da engeller.

Krom oksit iyonları da boyut olarak çelik moleküllerine benzer, bu da ikisi arasında güçlü bir bağ oluşmasına neden olur. Bu, normal çalışma koşulları altında oksit iyonlarının yüzeye güçlü bir şekilde bağlı kalmasını sağlar.

Bir çeliğin “paslanmaz” olması için minimum yüzde 10,5 gereklidir. Bununla birlikte, artan bir korozyon direnci için daha fazla krom eklemek yaygındır.

Krom ayrıca alaşımda ferrit mikro yapısının oluşmasına neden olan bir ferrit stabilizatörü görevi görür.

Nikel

Korozyon direncini daha da artırmak için nikel eklenir. Aynı zamanda östenit oluşumunu sağlayan bir östenit stabilizatörüdür.

%8-9 nikel eklenmesi, mükemmel kaynak özellikleri sağlayan tamamen östenitik bir yapı elde eder. Nikel yüzdesinin daha da arttırılması, işlenebilirlik ve korozyon direnci için daha iyi özellikler sağlar.

Bakır

Bakır ayrıca bir östenit stabilizatörü görevi görür ve korozyon direnci ve işleme sertleştirme özelliğini geliştirir.

Ek olarak, gerekli olan soğuk çalışma şartlarına uygun paslanmaz çelik ürünleri vida ve çivi ile üretmektedir.

Silikon

Silikon ilavesi, paslanmaz çeliğin yüksek konsantrasyonlu nitrik ve sülfürik asitlere karşı direncini artırır. Ayrıca ferrit oluşumunu tetikler ve metali oksidasyona karşı dirençli hale getirir.

Azot

Azot bir östenit stabilizatörüdür ve mukavemeti ve bölgesel korozyon direncini geliştirir. Lokalize korozyon, oyuk korozyonu, aralık korozyonu ve taneler arası korozyon gibi olayları ifade eder.

Molibden

Molibden ve tungsten, genel ve yerel korozyon direnci özelliklerini iyileştirir. Birincisi bir ferrit stabilizatörüdür ve bu nedenle östenitik alaşımlarda kullanıldığında östenit bileşimini korumak için östenit stabilizatörleri ile dengelenmelidir.

Molibden ayrıca martensitik paslanmaz çeliğe eklendiğinde yüksek sıcaklık dayanımını artırır. Molibden ile tungsten eklenmesi de yukarıda belirtilen özellikleri iyileştirir.

Manganez

Manganez, paslanmaz çelikte mukavemet, tokluk ve sertleşebilirlik özelliklerini geliştirir. Manganez ilavesi, metalin sıcak işleme süreçlerinde daha iyi performans göstermesine yardımcı olur.

Manganez ayrıca paslanmaz çelikte nitrojen çözeltisini de destekler ve bu nedenle paslanmaz çelikteki nikeli nitrojenle değiştirmek için eklenebilir.

Paslanmaz Çeliğin Tarihçesi

Paslanmaz çeliğin icadı, kromun Louis Vauquelin tarafından Fransız Akademisine ilk kez gösterildiği 1798'de başlayan bir dizi bilimsel gelişmeyi takip etti. 1800'lerin başında, İngiliz bilim adamları James Stoddart, Michael Faraday ve Robert Mallet, krom-demir alaşımlarının (krom çelikleri) oksitleyici maddelere karşı direncini gözlemlediler. Robert Bunsen, kromun güçlü asitlere karşı direncini keşfetti. Demir-krom alaşımlarının korozyon direnci ilk olarak 1821'de, bazı asitlerin saldırılarına karşı dirençlerini kaydeden ve çatal bıçak takımlarında kullanımlarını öneren Pierre Berthier tarafından tanınmış olabilir.

1840'larda, hem Britanya'nın Sheffield çelik üreticileri, hem de daha sonra Almanya'nın Krupp'u krom çeliği üretiyordu ve krom çeliği 1850'lerde toplar için kullanıyordu. 1861'de Robert Forester Mushet, Britanya'da krom çeliği üzerine bir patent aldı.

Bu olaylar, Brooklyn'deki Chrome Steel Works'ten J. Baur tarafından köprülerin inşası için krom içeren çeliklerin ilk Amerikan üretimine yol açtı. Ürün için 1869'da bir ABD patenti yayınlandı. Bunu, krom alaşımlarının korozyon direncinin İngiliz John T. Woods ve John Clark tarafından tanınmasıyla takip edildi ve krom aralığı 5-30 arasındaydı. %, ilave tungsten ve orta karbon ile. Hava Koşullarına Dayanıklı Alaşımlar için bir İngiliz patenti aracılığıyla yeniliğin ticari değerini takip ettiler.

1890'ların sonlarında, Alman kimyager Hans Goldschmidt, karbonsuz krom üretmek için alüminotermik (termit) bir süreç geliştirdi. 1904 ve 1911 yılları arasında, başta Fransız Leon Guillet olmak üzere birçok araştırmacı, bugün paslanmaz çelik olarak kabul edilecek alaşımlar hazırladılar.

1908'de Essen firması Friedrich Krupp Germaniawerft, Almanya'da krom-nikel çelik gövdeli 366 tonluk Germania yelkenli yatını inşa etti. 1911'de Philip Monnartz, krom içeriği ile korozyon direnci arasındaki ilişkiyi rapor etti. 17 Ekim 1912'de Krupp mühendisleri Benno Strauss ve Eduard Maurer, bugün 18/8 veya AISI Tip 304 olarak bilinen östenitik paslanmaz çeliğin Nirosta olarak patentini aldılar.

Benzer gelişmeler, General Electric'ten Christian Dantsizen ve Union Carbide'dan Frederick Becket'in (1875-1942) ferritik paslanmaz çeliği endüstrileştirdiği Amerika Birleşik Devletleri'nde yaşanıyordu. 1912'de Elwood Haynes, 1919'a kadar verilmeyen martensitik paslanmaz çelik alaşımı için bir ABD patenti için başvurdu.

İngiltere, Sheffield'deki Brown-Firth araştırma laboratuvarından Harry Brearley, 1912'de silah namluları için korozyona dayanıklı bir alaşım ararken, bugün AISI Tip 420 olarak bilinen martensitik paslanmaz çelik alaşımını keşfetti ve ardından sanayileştirdi. Keşif, iki yıl sonra The New York Times'ta Ocak 1915'te yayınlanan bir gazete makalesinde duyuruldu.

Metal daha sonra İngiltere'de Firth Vickers tarafından Staybrite markası altında pazarlandı ve 1929'da Londra'daki Savoy Hotel'in yeni giriş kanopisi için kullanıldı. Brearley, 1915'te yalnızca Haynes'in zaten bir patent tescil ettirdiğini bulmak için bir ABD patenti için başvurdu. Brearley ve Haynes fonlarını bir araya getirdiler ve bir grup yatırımcıyla birlikte, merkezi Pittsburgh, Pennsylvania'da bulunan American Stainless Steel Corporation'ı kurdular.

Brearley başlangıçta yeni alaşımını paslanmaz çelik olarak adlandırdı. Alaşım ABD'de Allegheny metal ve Nirosta steel gibi farklı marka isimleri altında satıldı. Metalurji endüstrisinde bile isim belirsiz kaldı; 1921'de bir ticaret dergisi onu sürdürülemez çelik olarak adlandırdı. Brearley, ona paslanmaz çelik adını veren yerel bir çatal bıçak üreticisiyle çalıştı. 1932 gibi geç bir tarihte, Ford Motor Company otomobil promosyon malzemelerinde alaşımlı paslanmaz çeliği aramaya devam etti.

1929'da, Büyük Buhran'dan önce, ABD'de yılda 25.000 tonun üzerinde paslanmaz çelik üretildi ve satıldı.

1950'ler ve 1960'lardaki büyük teknolojik gelişmeler, büyük tonajların uygun bir maliyetle üretilmesine izin verdi:
 

Karbon ve kükürtün uzaklaştırılması için AOD işlemi (argon oksijen dekarburizasyonu)

Sürekli döküm ve sıcak şerit haddeleme

Z-Mill veya Sendzimir soğuk haddehane

Argonun bir kısmı veya tamamı yerine buhar kullanan Creusot-Loire Uddeholm (CLU) ve ilgili işlemler

 

Östenitik Paslanmaz Çelik Nedir?

Östenitik paslanmaz çelikler, tüm paslanmaz çelik üretiminin yaklaşık üçte ikisini oluşturan en büyük paslanmaz çelik ailesidir. Kübik kristal yapı olan östenitik bir mikro yapıya sahiptirler. Bu mikro yapı, kriyojenik bölgeden erime noktasına kadar tüm sıcaklıklarda östenitik bir mikro yapıyı sürdürmek için yeterli nikel ve/veya manganez ve nitrojen ile çeliğin alaşımlanmasıyla elde edilir. Bu nedenle östenitik paslanmaz çelikler tüm sıcaklıklarda aynı mikro yapıya sahip olduklarından ısıl işlemle sertleştirilemezler.

Östenitik paslanmaz çelikler alt grupları, 200 serisi ve 300 serisi:

200 serisi, nikel kullanımını en aza indirmek için manganez ve nitrojen kullanımını maksimuma çıkaran krom-manganez-nikel alaşımlarıdır. Azot ilavesi nedeniyle 300 serisi paslanmaz çelik saclardan yaklaşık %50 daha yüksek akma dayanımına sahiptirler.

201 kalite, soğuk işlemle sertleştirilebilir.

202 kalite, genel amaçlı bir paslanmaz çeliktir. Nikel içeriğinin azalması ve manganezin artması, zayıf korozyon direncine neden olur.

300 serisi, östenitik mikro yapılarını neredeyse yalnızca nikel alaşımlama yoluyla elde eden krom-nikel alaşımlarıdır; bazı çok yüksek alaşımlı kaliteler, nikel gereksinimlerini azaltmak için bir miktar nitrojen içerir. 300 serisi en büyük gruptur ve en yaygın kullanılanıdır.

304 Kalite Paslanmaz Çelik: En iyi bilinen kalite, sırasıyla %18 krom ve %8 veya %10 nikel bileşimi nedeniyle 18/8 ve 18/10 olarak da bilinen sınıf 304'tür.

316 Kalite Paslanmaz Çelik: İkinci en yaygın östenitik paslanmaz çelik kalitesi 316'dır. %2 molibden ilavesi asitlere ve klorür iyonlarının neden olduğu lokal korozyona karşı daha fazla direnç sağlar. 316L veya 304L gibi düşük karbonlu versiyonlar, %0.03'ün altında karbon içeriğine sahiptir ve kaynaktan kaynaklanan korozyon sorunlarını önlemek için kullanılır.

Ferritik Paslanmaz Çelik Nedir?

Ferritik paslanmaz çelikler, gövde merkezli bir kübik kristal yapı olan karbon çeliği gibi bir ferrit mikro yapıya sahiptir ve çok az nikel içeren veya hiç içermeyen %10,5 ile %27 arasında krom içerir. Bu mikro yapı, krom ilavesi nedeniyle tüm sıcaklıklarda mevcuttur, bu nedenle ısıl işlemle sertleşmezler. Östenitik paslanmaz çeliklerle aynı derecede soğuk işlemle güçlendirilemezler. Onlar manyetiktir. Tip 430'a niyobyum (Nb), titanyum (Ti) ve zirkonyum (Zr) ilaveleri iyi kaynaklanabilirlik sağlar. Nikelin neredeyse yokluğu nedeniyle, östenitik çeliklerden daha ucuzdurlar ve aşağıdakileri içeren birçok üründe bulunurlar:

Otomobil egzoz boruları (Kuzey Amerika'da Tip 409 ve 409 Cb kullanılmaktadır; Avrupa'da stabilize edilmiş Tip 439 ve 441 kaliteleri kullanılmaktadır)
Mimari ve yapısal uygulamalar (%17 Cr içeren Tip 430)
Arduvaz kancaları, çatı kaplama ve baca kanalları gibi yapı bileşenleri
700 °C (1300 °F) civarında çalışan katı oksit yakıt hücrelerindeki güç plakaları (%22 Cr içeren yüksek kromlu ferritikler)

Martensitik Paslanmaz Çelik Nedir?

Martensitik paslanmaz çelikler, gövde merkezli kübik kristal yapıya sahip olup, geniş bir özellik yelpazesi sunar ve paslanmaz mühendislik çelikleri, paslanmaz takım çelikleri ve sürünme dirençli çelikler olarak kullanılır. Manyetiktirler ve düşük krom içeriği nedeniyle ferritik ve östenitik paslanmaz çelikler kadar korozyona dayanıklı değildirler. Dört kategoriye ayrılırlar:

Fe-Cr-C kaliteleri. Bunlar kullanılan birinci sınıflardı ve mühendislikte ve aşınmaya dayanıklı uygulamalarda hala yaygın olarak kullanılmaktadır.

Fe-Cr-Ni-C kaliteleri. Bazı karbonlar nikel ile değiştirilir. Daha yüksek tokluk ve daha yüksek korozyon direnci sunarlar. %13 Cr ve %4 Ni içeren EN 1.4303 kalitesi (Döküm kalitesi CA6NM), iyi döküm özelliklerine, iyi kaynaklanabilirliğe ve kavitasyon erozyonuna karşı iyi dirence sahip olduğu için hidroelektrik santrallerindeki çoğu Pelton, Kaplan ve Francis türbinleri için kullanılır.

Çökelme sertleşme dereceleri. En iyi bilinen kalite olan EN 1.4542 (17-4 PH olarak da bilinir) martensitik sertleşmeyi ve çökelme sertleşmesini birleştirir. Yüksek mukavemet ve iyi tokluk sağlar ve diğer uygulamaların yanı sıra havacılıkta kullanılır.

Sürünmeye dayanıklı kaliteler. Küçük niyobyum, vanadyum, bor ve kobalt ilaveleri, gücü ve sürünme direncini yaklaşık 650 °C'ye (1,200 °F) kadar artırır.

Martensitik paslanmaz çelikler, daha iyi mekanik özellikler sağlamak için ısıl işleme tabi tutulabilir. Isıl işlem tipik olarak üç adımı içerir:

Çeliğin, dereceye bağlı olarak 980–1.050 °C (1.800–1.920 °F) aralığında bir sıcaklığa ısıtıldığı östenitleme. Ortaya çıkan östenit, yüzey merkezli kübik bir kristal yapıya sahiptir.

Söndürme. Ostenit, sert gövde merkezli bir tetragonal kristal yapı olan martensite dönüştürülür. Söndürülmüş martensit, çoğu uygulama için çok sert ve çok kırılgandır. Bir miktar kalıntı östenit kalabilir.

Temperleme. Martensit yaklaşık 500 °C'ye (930 °F) kadar ısıtılır, sıcaklıkta tutulur, ardından hava ile soğutulur. Daha yüksek tavlama sıcaklıkları, akma mukavemetini ve nihai gerilme mukavemetini azaltır, ancak uzama ve darbe direncini arttırır.

Martensitik paslanmaz çeliklerdeki bir miktar karbonun nitrojen ile değiştirilmesi yeni bir gelişmedir. Azotun sınırlı çözünürlüğü, yüksek nitrojen basıncı altında ergitmenin gerçekleştirildiği basınçlı elektro cüruf rafinasyonu (PESR) işlemi ile artırılır. %0,4'e kadar nitrojen içeren çelik elde edildi, bu da daha yüksek sertlik ve dayanıklılık ile daha yüksek korozyon direncine yol açtı. PESR pahalı olduğundan, standart AOD işlemi kullanılarak daha düşük ancak önemli nitrojen içerikleri elde edilmiştir.

Dubleks Paslanmaz Çelik Nedir?

Dubleks paslanmaz çelikler, ostenit ve ferritten oluşan karışık bir mikro yapıya sahiptir, ideal oran 50:50'lik bir karışımdır, ancak ticari alaşımların oranları 40:60 olabilir. Östenitik paslanmaz çeliklerden daha yüksek krom (%19-32) ve molibden (%5'e kadar) ve daha düşük nikel içeriği ile karakterize edilirler. Dubleks paslanmaz çelikler, östenitik paslanmaz çeliğin akma dayanımının kabaca iki katıdır. Karışık mikro yapıları, östenitik paslanmaz çelik Tip 304 ve 316 ile karşılaştırıldığında klorür stres korozyon çatlamasına karşı geliştirilmiş direnç sağlar. Dubleks kaliteler, korozyon dirençlerine göre genellikle üç alt gruba ayrılır: yalın dubleks, standart dubleks ve süper dubleks. Dubleks paslanmaz çeliklerin özellikleri, benzer performans gösteren süper östenitik kalitelerden genel olarak daha düşük bir alaşım içeriği ile elde edilir ve bu da kullanımlarını birçok uygulama için uygun maliyetli hale getirir. Kağıt hamuru ve kağıt endüstrisi, dubleks paslanmaz çeliği yaygın olarak kullanan ilk sektörlerden biriydi. Bugün, petrol ve gaz endüstrisi en büyük kullanıcıdır ve daha fazla korozyona dayanıklı kaliteler için baskı yaparak süper dubleks ve hiper dubleks kalitelerin geliştirilmesine yol açmıştır. Daha yakın zamanlarda, özellikle bina ve inşaattaki (beton takviye çubukları, köprüler için plakalar, kıyı işleri) ve su endüstrisindeki yapısal uygulamalar için daha ucuz (ve biraz daha az korozyona dayanıklı) yalın dubleks geliştirilmiştir.

Çökelme İle Sertleştirilen Paslanmaz Çelik Nedir?

Çökelme ile sertleşen paslanmaz çelikler, östenitik çeşitlerle karşılaştırılabilir korozyon direncine sahiptir, ancak diğer martensitik kalitelerden daha yüksek dayanımlara kadar çökeltme ile sertleştirilebilir. Çökeltmeyle sertleşen paslanmaz çeliklerin üç türü vardır:

Martensitik 17-4 PH (AISI 630 EN 1.4542) yaklaşık %17 Cr, %4 Ni, %4 Cu ve %0.3 Nb içerir.

Yaklaşık 1.040 °C'de (1.900 °F) çözelti işlemi ve ardından su verme, nispeten sünek bir martensitik yapı ile sonuçlanır. 475 °C'de (887 °F) sonraki yaşlandırma işlemi, mukavemeti 1000 MPa'nın üzerine çıkaran Nb ve Cu bakımından zengin fazları çökeltir. Bu olağanüstü mukavemet seviyesi, havacılık ve uzay gibi yüksek teknolojili uygulamalarda kullanılır (genellikle yorulma ömrünü artıran metalik olmayan kalıntıları ortadan kaldırmak için yeniden eritmeden sonra). Bu çeliğin bir diğer önemli avantajı, temperleme işlemlerinden farklı olarak eskitme işleminin (neredeyse) bitmiş parçalara bozulma ve renk bozulması olmadan uygulanabilecek bir sıcaklıkta gerçekleştirilmesidir.

Yarı östenitik 17-7 PH (AISI 631 EN 1.4568) yaklaşık %17 Cr, %7.2 Ni ve %1.2 Al içerir.

Tipik ısıl işlem, çözelti işlemeyi ve söndürmeyi içerir. Bu noktada yapı östenitik kalır. Martensitik dönüşüm daha sonra ya −75 °C'de (−103 °F) bir kriyojenik işlemle veya şiddetli soğuk çalışmayla (%70'in üzerinde deformasyon, genellikle soğuk haddeleme veya tel çekme ile) elde edilir. Ni3Al intermetalik fazını hızlandıran 510 °C'de (950 °F) yaşlandırma, neredeyse bitmiş parçalar üzerinde yukarıdaki gibi gerçekleştirilir. Daha sonra 1400 MPa'nın üzerindeki verim stres seviyelerine ulaşılır.

Östenitik A286 (ASTM 660 EN 1.4980) yaklaşık %15 Cr, %25 Ni, %2.1 Ti, %1.2 Mo, %1.3 ve B %0.005 içerir.

Yapı tüm sıcaklıklarda östenitik kalır.

Tipik ısıl işlem, çözelti işlemi ve söndürmeyi, ardından 715 °C'de (1,319 °F) yaşlandırmayı içerir. Yaşlanma formları Ni3Ti çökelir ve akma mukavemetini oda sıcaklığında yaklaşık 650 MPa'ya (94 ksi) yükseltir. Yukarıdaki kalitelerin aksine, bu çeliğin mekanik özellikleri ve sürünme direnci 700 °C'ye (1,300 °F) kadar olan sıcaklıklarda çok iyi kalır. Sonuç olarak A286, jet motorlarında, gaz türbinlerinde ve turbo parçalarında kullanılan Fe bazlı bir süper alaşım olarak sınıflandırılır.

Paslanmaz Çelik Kaliteleri Nelerdir?

15'i en yaygın olarak kullanılan 150'den fazla paslanmaz çelik sınıfı vardır. US SAE çelik kaliteleri de dahil olmak üzere paslanmaz ve diğer çelikleri derecelendirmek için çeşitli sistemler vardır. Metaller ve Alaşımlar için Birleşik Numaralandırma Sistemi (UNS), ASTM tarafından 1970 yılında geliştirilmiştir. Avrupalılar aynı amaç için EN 10088'i geliştirmiştir.

Paslanmaz Çelik Sınıfları

15'i en yaygın olarak kullanılan 150'den fazla paslanmaz çelik sınıfı vardır. US SAE çelik kaliteleri de dahil olmak üzere paslanmaz ve diğer çelikleri derecelendirmek için çeşitli sistemler vardır. Metaller ve Alaşımlar için Birleşik Numaralandırma Sistemi (UNS), ASTM tarafından 1970 yılında geliştirilmiştir. Avrupalılar aynı amaç için EN 10088'i geliştirmiştir.

Paslanmaz Çelik Kalite Türleri

100 Serisi

200 Serisi-Östenitik krom-nikel-manganez alaşımları

300 Serisi-Östenitik krom-nikel alaşımları

400 Serisi-Ferritik ve martensitik krom alaşımları

500 Serisi-Isıya dayanıklı krom alaşımları

600 Serisi-Başlangıçta özel kombinasyonlar için yapılmıştır (artık SAE derece numaraları verilmemektedir)

900 serisi-Östenitik krom-molibden alaşımları

100 Serisi Paslanmaz Çelik

Paslanmaz çelik kalitelerinin farklı düzenlemelerinin tümü benzersiz niteliklere sahiptir. 100 serisi için istisnai olan birkaç koşul, iki türde erişilebilir olan östenitik krom-nikel-manganez alaşımlarının bileşimi ile birleşir: 101 kalite, soğuk işleme yoluyla katılaştırılabilir ve 102 kalite, daha genel bir paslanmaz çelik türüdür.

200 Serisi Paslanmaz Çelik

200 serisi, düşük nikel içeriği ile gösterilen östenitik ve olağanüstü yüksek korozyona dayanıklı paslanmaz çelik sınıfıdır. Ayrıca krom-manganez (Crum) paslanmaz çelik olarak da anılırlar. 200 serisi paslanmaz çelik saclar, düşük ve kriyojenik sıcaklıklarda bile, olağanüstü etki direncine ve tokluğa sahiptir. Temel olarak, güçlendirme olarak devam eden daha yüksek nitrojen içeriği nedeniyle, genellikle 300 serisi çelik saclardan daha sert ve daha dayanıklıdırlar.

300 Serisi Paslanmaz Çelik

321 Kalite Paslanmaz Çelik: 304'e benzer, ancak titanyum ilavesi nedeniyle daha düşük kaynak çürümesi tehlikesi.

316 Kalite Paslanmaz Çelik: Model 304'e kıyasla klorür korozyonuna karşı artan direnci nedeniyle deniz sınıfı paslanmaz çelik olarak adlandırılır. Gıda (beslenme) ve cerrahi paslanmaz çelik kullanımları için 304'ten sonra en normal ikinci kalitedir. Molibdenin alaşım genleşmesi, belirli korozyon türlerini önler. SS316, atomik yeniden işleme tesisleri oluşturmak için düzenli olarak kullanılır.

309 Kalite Paslanmaz Çelik: 304'ten daha iyi sıcaklık direnci sunar.

304 Kalite Paslanmaz Çelik: En yaygın olarak tanınan kalite, klasik 18/8 paslanmaz çeliktir. ISO 3506 standartlarına göre A2 olarak da anılır.

303 Kalite Paslanmaz Çelik: Fosfor ve kükürt genleşmesini kullanan 304'ün daha kolay işleme şekli. Aynı şekilde Uluslararası Standardizasyon Örgütü ISO 3506 uyarınca A1 olarak anılır

302 Kalite Paslanmaz Çelik:  Ekstra karbon nedeniyle marjinal olarak daha yüksek kalite ile 304 ile aynı korozyon direnci.

301 Kalite Paslanmaz Çelik:  Çerçeveli öğeler için son derece sünek. Ayrıca mekanik çalışma sırasında hızla katılaşır. Bu seri mükemmel kaynaklanabilirliğe, yorulma mukavemetine ve daha iyi aşınma direncine sahiptir.

400 Serisi Paslanmaz Çelik

440 Kalite Paslanmaz Çelik: Sağlamlığı ve korozyon direncini artırmak için krom ve karbonu daha da genişletir. Tipik uygulamalar enstrümanları içerir.

431 Kalite Paslanmaz Çelik: Daha belirgin korozyon direnci ve olağanüstü mekanik özellikler için genişletilmiş krom içerir. Yaygın uygulamalar, örneğin valfler ve pompalar gibi yüksek kaliteli parçaları içerir.

420 Kalite Paslanmaz Çelik: Mekanik özellikleri iyileştirmek için geliştirilmiş karbon içerir. Tipik uygulamalar arasında cerrahi aletler bulunur.

416 Kalite Paslanmaz Çelik: Sınıf 416, geliştirilmiş işlenebilirlik için ilave fosfor ve kükürt içerir. Tipik uygulamalar vidalı makine parçalarını içerir.

414 Kalite Paslanmaz Çelik: Sınıf 414, gelişmiş korozyon direnci için %2 ilave nikel içerir.

410 Kalite Paslanmaz Çelik: 304, 430 ve 410 gibi üç yapısal paslanmaz çelik levhanın en düşük alaşım içeriğini içeren temel martensitik kalite. Düşük maliyetli, geniş ölçüde kullanışlı ısıl işlem görebilen sertleştirilmiş çelik. Erozyonun aşırı hava, su, birkaç sentetik bileşik ve besin asitleri olmadığı yerlerde yaygın olarak kullanılır.

409 Kalite Paslanmaz Çelik: Sınıf 409, titanyum stabilize ferritik paslanmaz çelik olarak adlandırılır. Genel amaçlı bir krom paslanmaz çelik olarak kabul edilmesine rağmen, Sınıf 409 için pratik olarak seçici uygulama, otomotiv dumanı çerçeveleridir. Kullanımları, özellikle yüksek sıcaklıklarda ve bir miktar kaynaklanabilirliğin gerekli olduğu durumlarda, görünümün mekanik özellikler ve korozyon direnci için isteğe bağlı bir düşünce olduğu yerlerdir.

600 Serisi Paslanmaz Çelik

600 Serisi, başlangıçta bir daha asla SAE derece numaraları verilmeyen özel kombinasyonlar için yapılmıştır.

630 Kalite Paslanmaz Çelik: Sınıf 630 martensitik çökeltme ile sertleşen paslanmaz çelik, uygun ısıl işlemden sonra yüksek sertlik ve kalite karışımına sahiptir. Ayrıca 304 Kalite ile karşılaştırılabilir korozyon ve ısı direncine sahiptir. Tip 17-4PH ve 630 terimleri aynı kaliteyi ifade eder.

900 Serisi Paslanmaz Çelik

900 serisi paslanmaz çelik, 316'ya benzer, ancak daha fazla korozyon direnci için daha yüksek krom ve molibden içeriğine sahiptir.

Erozyona ve yeniden renklenmeye karşı koruma, düşük destek ve tanınabilir parlaklık, paslanmaz çeliği, hem çelik kalitesinin hem de korozyon direncinin gerekli olduğu bazı uygulamalar için mükemmel bir malzeme haline getirir.

Paslanmaz Çeliklerin Korozyon Direnci

Karbon çeliğinden farklı olarak, paslanmaz çelikler ıslak ortamlara maruz kaldıklarında tek tip korozyona uğramazlar. Korunmasız karbon çeliği, hava ve nem kombinasyonuna maruz kaldığında kolayca paslanır. Ortaya çıkan demir oksit yüzey tabakası gözenekli ve kırılgandır. Ek olarak, demir oksit orijinal çelikten daha büyük bir hacim kapladığından, bu katman genişler ve pul pul dökülme ve alttaki çeliği daha fazla saldırıya maruz bırakma eğilimi gösterir. Karşılaştırıldığında, paslanmaz çelikler pasivasyona uğramak için yeterli krom içerir ve havadaki oksijen ve hatta sudaki az miktarda çözünmüş oksijen ile reaksiyona girerek kendiliğinden mikroskobik olarak ince bir atıl yüzey krom oksit filmi oluşturur. Bu pasif film, çelik yüzeye oksijen difüzyonunu bloke ederek daha fazla korozyonu önler ve böylece korozyonun metal yığınına yayılmasını önler. Bu film, çizildiğinde veya ortamdaki normal değeri aşan bir rahatsızlık nedeniyle geçici olarak bozulduğunda bile kendi kendini onarır. 

Bu filmin korozyona karşı direnci paslanmaz çeliğin kimyasal bileşimine, özellikle de krom içeriğine bağlıdır. Dört korozyon biçimi arasında ayrım yapmak gelenekseldir: tek tip, lokalize (oyuklanma), galvanik ve SCC (gerilme korozyonu çatlaması). Paslanmaz çeliğin kalitesi çalışma ortamına uygun olmadığında bu korozyon biçimlerinden herhangi biri meydana gelebilir.

"CRES" tanımı, korozyona dayanıklı çeliği ifade eder.

Uniform Korozyon

Uniform korozyon, tipik olarak, kağıt hamuru ve kağıt endüstrileri gibi kimyasalların üretildiği veya yoğun olarak kullanıldığı çok agresif ortamlarda meydana gelir. Çeliğin tüm yüzeyi saldırıya uğrar ve korozyon mm/yıl olarak korozyon hızı olarak ifade edilir (bu gibi durumlar için genellikle 0.1 mm/yıl'dan daha az kabul edilebilir). Korozyon tabloları yönergeler sağlar.

Bu tipik olarak paslanmaz çeliklerin asidik veya bazik çözeltilere maruz kaldığı durumdur. Paslanmaz çeliğin korozyona uğraması, asit veya bazın türüne ve konsantrasyonuna ve çözelti sıcaklığına bağlıdır. Kapsamlı yayınlanmış korozyon verileri veya kolayca gerçekleştirilen laboratuvar korozyon testleri nedeniyle tek tip korozyondan kaçınmak genellikle kolaydır.

Asidik çözeltiler iki genel kategoriye ayrılabilir: hidroklorik asit ve seyreltik sülfürik asit gibi indirgeyici asitler ve nitrik asit ve konsantre sülfürik asit gibi oksitleyici asitler. Artan krom ve molibden içeriği indirgeyici asitlere karşı artan direnç sağlarken, artan krom ve silikon içeriği oksitleyici asitlere karşı artan direnç sağlar. Sülfürik asit, en çok üretilen endüstriyel kimyasallardan biridir. Oda sıcaklığında, Tip 304 paslanmaz çelik yalnızca %3 aside dayanıklıdır, Tip 316 ise 50 °C'ye (120 °F) kadar %3 aside ve oda sıcaklığında %20 aside dayanıklıdır. Bu nedenle Tip 304 SS nadiren sülfürik asit ile temas halinde kullanılır. Tip 904L ve Alaşım 20, oda sıcaklığının üzerinde daha da yüksek konsantrasyonlarda sülfürik aside dayanıklıdır. Konsantre sülfürik asit, nitrik asit gibi oksitleyici özelliklere sahiptir ve bu nedenle silikon içeren paslanmaz çelikler de yararlıdır. Hidroklorik asit her türlü paslanmaz çeliğe zarar verir ve bundan kaçınılmalıdır. Her çeşit paslanmaz çelik, oda sıcaklığında fosforik asit ve nitrik asitten gelen saldırılara karşı dayanıklıdır. Yüksek konsantrasyonlarda ve yüksek sıcaklıklarda saldırı meydana gelir ve daha yüksek alaşımlı paslanmaz çelikler gerekir. Genel olarak organik asitler, hidroklorik ve sülfürik asit gibi mineral asitlerden daha az aşındırıcıdır. Organik asitlerin moleküler ağırlığı arttıkça aşındırıcılıkları azalır. Formik asit en düşük moleküler ağırlığa sahiptir ve zayıf bir asittir. Tip 304 formik asitle birlikte kullanılabilir, ancak çözeltinin rengini değiştirme eğilimi gösterir. Tip 316, ticari olarak önemli bir organik asit olan asetik asidi depolamak ve işlemek için yaygın olarak kullanılır.

Tip 304 ve Tip 316 paslanmaz çelikler, yüksek konsantrasyonlarda ve yüksek sıcaklıklarda bile amonyum hidroksit gibi zayıf bazlardan etkilenmez. Yüksek konsantrasyonlarda ve yüksek sıcaklıklarda sodyum hidroksit gibi daha güçlü bazlara maruz kalan aynı kaliteler muhtemelen bir miktar aşındırma ve çatlama yaşayacaktır. Artan krom ve nikel içerikleri artan direnç sağlar.

İkinci durumda Tip 316, Tip 304'e tercih edilse de, tüm kaliteler aldehitler ve aminlerden kaynaklanan hasara karşı dayanıklıdır; sıcaklık düşük tutulmadıkça selüloz asetat Tip 304'e zarar verir. Yağlar ve yağ asitleri yalnızca Tip 304'ü 150 °C'nin (300 °F) üzerindeki sıcaklıklarda ve Tip 316 SS'yi 260 °C'nin (500 °F) üzerindeki sıcaklıklarda etkilerken, Tip 317 SS tüm sıcaklıklardan etkilenmez. Ürenin işlenmesi için 316L tipi gereklidir.

Lokalize Korozyon

Lokalize korozyon çeşitli şekillerde meydana gelebilir, örn. çukurlaşma korozyonu ve çatlak korozyonu. Bu lokalize saldırılar en çok klorür iyonlarının varlığında görülür. Daha yüksek klorür seviyeleri, daha yüksek alaşımlı paslanmaz çelikler gerektirir.

Lokalize korozyonu tahmin etmek zor olabilir çünkü aşağıdakiler dahil birçok faktöre bağlıdır:

Klorür iyon konsantrasyonu. Klorür çözeltisi konsantrasyonu bilinse bile, beklenmedik bir şekilde lokal korozyon oluşması mümkündür. Klorür iyonları, buharlaşma ve yoğuşma nedeniyle yarıklar (örneğin contaların altı) veya buhar boşluklarındaki yüzeyler gibi belirli alanlarda eşit olmayan bir şekilde yoğunlaşabilir.

Sıcaklık: artan sıcaklık duyarlılığı artırır.

Asitlik: Artan asitlik duyarlılığı artırır.

Durgunluk: Durgun koşullar duyarlılığı artırır.

Oksitleyici türler: demir ve bakır iyonları gibi oksitleyici türlerin varlığı duyarlılığı artırır.

Çukur korozyonu, lokalize korozyonun en yaygın şekli olarak kabul edilir.

Gerilme Korozyonu

Gerilme korozyon çatlaması (SCC), bir bileşenin deformasyon olmadan ani bir çatlaması ve arızalanmasıdır. Üç koşul karşılandığında ortaya çıkabilir:

Parça gerilir (uygulanan bir yük veya artık gerilme ile).
Ortam agresiftir (yüksek klorür seviyesi, 50 °C'nin (120 °F) üzerindeki sıcaklık, H2S varlığı).
Paslanmaz çelik yeterince SCC'ye dayanıklı değildir.

SCC mekanizması aşağıdaki olaylar dizisinden kaynaklanır:

Çukurlaşma meydana gelir.
Çatlaklar bir çukur başlatma alanından başlar.
Çatlaklar daha sonra metalin içinden taneler arası veya taneler arası modda yayılır.
Başarısızlık oluşur.

Çukurlaşma genellikle hoş olmayan yüzeylere ve en kötü ihtimalle paslanmaz sacın delinmesine yol açarken, SCC'nin başarısızlığı ciddi sonuçlara yol açabilir. Bu nedenle özel bir korozyon şekli olarak kabul edilir.

SCC, birkaç koşulun yerine getirilmesini gerektirdiğinden, aşağıdakiler de dahil olmak üzere nispeten kolay önlemlerle etkisiz hale getirilebilir:

Stres seviyesinin azaltılması (petrol ve gaz spesifikasyonları, H2S içeren ortamlarda maksimum stres seviyesi için gereksinimleri sağlar).
Ortamın agresifliğinin değerlendirilmesi (yüksek klorür içeriği, 50 °C'nin (120 °F) üzerindeki sıcaklık, vb.).
Doğru paslanmaz çelik tipinin seçilmesi: 904L kalite gibi süper östenitik veya süper dubleks (ferritik paslanmaz çelikler ve dubleks paslanmaz çelikler SCC'ye karşı çok dirençlidir).

Galvanik Korozyon

Galvanik korozyon (benzersiz metal korozyonu olarak da adlandırılır), iki farklı malzeme aşındırıcı bir elektrolit içinde birleştiğinde ortaya çıkan korozyon hasarı anlamına gelir. En yaygın elektrolit, tatlı sudan deniz suyuna kadar değişen sudur. Galvanik bir çift oluştuğunda, çiftteki metallerden biri anot olur ve tek başına olduğundan daha hızlı paslanır, diğeri ise katot olur ve tek başına olduğundan daha yavaş korozyona uğrar. Paslanmaz çelik, örneğin karbon çeliği ve alüminyumdan daha pozitif elektrot potansiyeline sahip olması nedeniyle, anodik metalin korozyonunu hızlandıran katot haline gelir. Bir örnek, su ile temas halinde paslanmaz çelik levhaları sabitleyen alüminyum perçinlerin korozyonudur. Anot ve katodun göreli yüzey alanları, korozyon hızının belirlenmesinde önemlidir. Yukarıdaki örnekte, perçinlerin yüzey alanı paslanmaz çelik sacınkiyle karşılaştırıldığında küçüktür ve bu da hızlı korozyona neden olur. Bununla birlikte, alüminyum levhaları birleştirmek için paslanmaz çelik bağlantı elemanları kullanılıyorsa, galvanik korozyon çok daha yavaş olacaktır çünkü alüminyum yüzeyindeki galvanik akım yoğunluğu çok daha küçük olacaktır. Sık yapılan bir hata, paslanmaz çelik plakaları karbon çelik bağlantı elemanları ile monte etmektir; karbon çelik levhaları tutturmak için paslanmaz çelik kullanmak genellikle kabul edilebilirken, tersi değildir. Mümkün olduğunda farklı metaller arasında elektrik yalıtımı sağlamak bu tür korozyonu önlemede etkilidir.

Yüksek Sıcaklık

Yüksek sıcaklıklarda, tüm metaller sıcak gazlarla reaksiyona girer. En yaygın yüksek sıcaklıklı gaz karışımı havadır ve oksijenin en reaktif bileşenidir. Havada korozyonu önlemek için karbon çeliği yaklaşık 480 °C (900 °F) ile sınırlıdır. Paslanmaz çeliklerde oksidasyon direnci, krom, silikon ve alüminyum ilavesiyle artar. Küçük seryum ve itriyum ilaveleri, oksit tabakasının yüzeydeki yapışmasını arttırır. Paslanmaz çeliklerde yüksek sıcaklık korozyon direncini artırmak için krom ilavesi en yaygın yöntem olmaya devam etmektedir; krom oksijenle reaksiyona girerek malzemeye oksijen difüzyonunu azaltan bir krom oksit ölçeği oluşturur. Paslanmaz çeliklerdeki minimum %10,5 krom, yaklaşık 700 °C'ye (1,300 °F) kadar direnç sağlarken, %16'lık krom, yaklaşık 1,200 °C'ye (2,200 °F) kadar direnç sağlar. %18 krom içeren en yaygın paslanmaz çelik kalitesi olan Tip 304, yaklaşık 870 °C'ye (1.600 °F) dayanıklıdır. Sülfür dioksit, hidrojen sülfür, karbon monoksit, klor gibi diğer gazlar da paslanmaz çeliğe saldırır. Diğer gazlara karşı direnç, gazın türüne, sıcaklığa ve paslanmaz çeliğin alaşım içeriğine bağlıdır. %5'e kadar alüminyum ilavesiyle, ferritik kaliteler Fr-Cr-Al, yüksek sıcaklıklarda elektrik direnci ve oksidasyon direnci için tasarlanmıştır. Bu tür alaşımlar, tel veya şerit şeklinde üretilen Kanthal'ı içerir.

Standart Paslanmaz Çelik Yüzeyleri

Düz haddelenmiş paslanmaz çeliğe, doğrudan silindirler ve mekanik aşındırıcılar ile standart hadde cilaları uygulanabilir. Çelik önce boyut ve kalınlıkta haddelenir ve ardından nihai malzemenin özelliklerini değiştirmek için tavlanır. Yüzeyde (değirmen tufalında) oluşan oksitlenmeler dekapaj ile uzaklaştırılır ve yüzeyde pasivasyon tabakası oluşturulur. Daha sonra istenen estetik görünümü elde etmek için son bir cila uygulanabilir.

ABD'de ASTM A480/A480M-18 (DIN) ile paslanmaz çelik cilaları tanımlamak için aşağıdaki gösterimler kullanılmaktadır:

No. 0: Sıcak haddelenmiş, tavlanmış, daha kalın levhalar
No. 1 (1D): Sıcak haddelenmiş, tavlanmış ve pasifleştirilmiş
No. 2D (2D): Soğuk haddelenmiş, tavlanmış, asitlenmiş ve pasifleştirilmiş
No. 2B (2B): Yüksek cilalı silindirlerden ek geçiş ile yukarıdakiyle aynı
No. 2BA (2R): Yukarıdaki ile aynı parlak tavlanmış (BA veya 2R), ardından oksijensiz atmosfer koşullarında parlak tavlanmış
No. 3 (G-2G:) Mekanik olarak uygulanan kaba aşındırıcı yüzey
No.4 (1J-2J): Fırçalanmış yüzey
No.5: Saten kaplama
No.6 (1K-2K): Mat kaplama (fırçalanmış ancak #4'ten daha pürüzsüz)
No.7 (1P-2P): Yansıtıcı kaplama
No.8: Ayna kaplama
No.9: Boncuk püskürtme bitişi
No.10: Isı renkli kaplama – çok çeşitli elektro-cilalı ve ısı renkli yüzeyler sunar

Paslanmaz Çelik Birleştirme Yöntemleri

Paslanmaz çelikler için çok çeşitli birleştirme işlemleri mevcuttur, ancak kaynak açık ara en yaygın olanıdır.

Kaynak kolaylığı büyük ölçüde kullanılan paslanmaz çeliğin tipine bağlıdır. Östenitik paslanmaz çelikler, ana metalinkine benzer kaynak özellikleriyle (soğuk işlenmemiş) elektrik arkıyla kaynaklanması en kolay olanlardır. Martensitik paslanmaz çelikler elektrik arkıyla da kaynaklanabilir, ancak ısıdan etkilenen bölge (HAZ) ve füzyon bölgesi (FZ) soğutma üzerine martensit oluşturduğundan, kaynağın çatlamasını önlemek için önlemler alınmalıdır. Uygun olmayan kaynak uygulamaları ayrıca kaynağın arka tarafında şeker oluşumuna (oksit pullaşması) ve/veya ısı renklenmesine neden olabilir. Bu, geri temizleme gazlarının, destek plakalarının ve fluxların kullanılmasıyla önlenebilir. Kaynak sonrası ısıl işlem hemen hemen her zaman gereklidir ve bazı durumlarda kaynak öncesi ön ısıtma da gereklidir. 430 kalite ferritik paslanmaz çeliğin elektrik ark kaynağı, HAZ'da tane büyümesine neden olarak kırılganlığa yol açar. Bu, niyobyum, titanyum ve zirkonyumun tane büyümesini önleyen çökeltiler oluşturduğu stabilize edilmiş ferritik kaliteler ile büyük ölçüde üstesinden gelinmiştir. Elektrik arkıyla çift yönlü paslanmaz çelik kaynağı yaygın bir uygulamadır ancak işlem parametrelerinin dikkatli bir şekilde kontrol edilmesini gerektirir. Aksi takdirde, kaynakların tokluğunu azaltan istenmeyen intermetalik fazların çökelmesi meydana gelir.

Elektrik ark kaynağı işlemleri şunları içerir:

MIG/MAG kaynağı olarak da bilinen gaz metal ark kaynağı

Tungsten inert gaz (TIG) kaynağı olarak da bilinen gaz tungsten ark kaynağı

Plazma ark kaynağı

Özlü ark kaynağı

Korumalı metal ark kaynağı (örtülü elektrot)

Tozaltı ark kaynağı

MIG, MAG ve TIG kaynağı en yaygın yöntemlerdir.

Diğer kaynak işlemleri şunları içerir:
 

Saplama kaynağı

Direnç nokta kaynağı

Direnç dikiş kaynağı

Flaş kaynağı

Lazer ışını kaynağı

Oksi-asetilen kaynağı

Paslanmaz çelik, silikon, silil modifiye polimerler ve epoksiler gibi yapıştırıcılarla birleştirilebilir. Akrilik ve poliüretan yapıştırıcılar da bazı durumlarda kullanılmaktadır.

Paslanmaz Çelik Nasıl Üretilir?

Dünyanın paslanmaz çelik üretiminin çoğu aşağıdaki işlemlerle üretilmektedir:

Elektrik Ark Ocağı (EAF): paslanmaz çelik hurdası, diğer demirli hurdalar ve demirli alaşımlar (Fe Cr, Fe Ni, Fe Mo, Fe Si) birlikte eritilir. Erimiş metal daha sonra bir potaya dökülür ve AOD işlemine aktarılır (aşağıya bakın).

Argon Oksijen Dekarburizasyonu (AOD): erimiş çelikteki karbon uzaklaştırılır (karbon monoksit gazına dönüştürülerek) ve istenen kimyasal bileşimi elde etmek için diğer bileşimsel ayarlamalar yapılır.

Sürekli Döküm (CC): Erimiş metal, yassı ürünler (tipik bir bölüm 20 santimetre (7.9 inç) kalınlığında ve 2 metre (6,6 ft) genişliğindedir) veya blumlar (kesitler çok değişkendir ancak 25 x 25 santimetre (9.8 inç) için levhalar halinde katılaştırılır. × 9,8 inç) ortalama boyuttur).

Sıcak Haddeleme (HR): Levhalar ve blumlar bir fırında yeniden ısıtılır ve sıcak haddelenir. Sıcak haddeleme, yaklaşık 3 mm (0,12 inç) kalınlığında rulolar üretmek için levhaların kalınlığını azaltır. Blumlar ise sıcak haddelenerek haddehane çıkışında boylar halinde kesilen çubuklar veya kangal haline getirilen filmaşindir.

Soğuk çekme (CF), tamamlanan ürünün tipine bağlıdır:

Sıcak haddelenmiş rulolar, yüzeydeki oksit tortusunu gidermek için asit çözeltilerinde asitlenir, ardından Sendzimir haddehanelerinde soğuk haddelenir ve istenen kalınlık ve yüzey kalitesi elde edilene kadar koruyucu bir atmosferde tavlanır. Dilme ve boru şekillendirme gibi diğer işlemler, aşağı akış tesislerinde gerçekleştirilebilir.

Sıcak haddelenmiş çubuklar düzleştirilir, ardından gerekli toleransta işlenir ve bitirilir.

Filmaşin bobinler daha sonra çekme tezgahlarında soğuk işlenmiş çubuklar, cıvata yapım makinelerinde bağlantı elemanları ve tek veya çok pasolu çekme makinelerinde tel üretmek için işlenir.

Paslanmaz Çelik Nerelerde Kullanılır?

Paslanmaz çelik son derece çok yönlü bir malzemedir. Çelik ve korozyon direnci özelliklerinin birlikte istendiği durumlarda tercih edilir.

İlk kullanımı çatal bıçak takımıydı, ancak korozyon direnci özelliklerinden dolayı. Ardından, kimya endüstrisine giden yolu buldu. Günümüzde paslanmaz çeliği hemen hemen her yerde görebiliriz.

Kullanım durumları endüstriden endüstriye değişir. Örneğin, kullanımlar, kol saatleri için küçük parçalar yapmayı içerir. Aynı zamanda, belirli bir yüzey kalitesine sahip büyük paneller tüm binaları kaplayabilir.
Paslanmaz çeliği yoğun olarak kullanan birkaç endüstri:
 

Yiyecek ve içecek endüstrisinde

Kimyasallar ve ilaç üretim tesilerinde

Tıbbi ekipman imalatında

Mimarlık ve inşaat sektöründe

Ev aletleri üretiminde

Açık deniz ve gemi yapımında

Otomotiv üretiminde

Enerji ve sanayi tesislerinde

Paslanmaz Çelik Paslanır mı?

Paslanmaz çelik, minimum %10,5 krom içeriği içeren bir çelik alaşımıdır. Krom havadaki oksijenle reaksiyona girer ve paslanmaz çeliği korozyona ve paslanmaya karşı oldukça dirençli yapan koruyucu bir tabaka oluşturur. Şu anda piyasada 150'den fazla paslanmaz çelik çeşidi bulunmaktadır.

Az bakım gerektiren yapısı, oksidasyona ve paslanmaya karşı direnci nedeniyle paslanmaz çelik, özellikle estetiğin önemli olduğu birçok uygulamada tercih edilir.

Bu etkileyici özellikleriyle bile, paslanmaz çelik paslanabilir. Bazı paslanmaz çelik türleri, krom içeriğine bağlı olarak diğerlerine göre korozyona daha yatkındır. Krom içeriği ne kadar yüksek olursa, metalin paslanma olasılığı o kadar az olur.

Ancak zamanla ve doğru şekilde bakımı yapılmazsa paslanmaz çelikte pas oluşabilir.

Paslanmaz Çelikte Pası Etkileyen Faktörler

Paslanmaz çeliğin korozyona direnme kabiliyetini çeşitli faktörler etkileyebilir. Korozyon direnci söz konusu olduğunda çeliğin bileşimi en büyük endişe kaynağıdır. Paslanmaz çeliğin farklı derecelerindeki elementlerin korozyon direnci üzerinde olumsuz etkileri olabilir.

Metalin kullanıldığı ortam, paslanmaz çeliğin paslanma olasılığını artırabilecek başka bir faktördür. Yüzme havuzları gibi klorlu ortamlar oldukça aşındırıcıdır. Ayrıca tuzlu su bulunan ortamlar paslanmaz çelikte korozyonu hızlandırabilir.

Son olarak, bakımın metallerin pasa direnme kabiliyeti üzerinde bir etkisi olacaktır. Paslanmaz çelikteki krom, yüzey boyunca koruyucu bir krom oksit tabakası oluşturmak için havadaki oksijenle reaksiyona girer. Çok ince olmasına rağmen, metali korozyondan koruyan bu katmandır. Bu katman, zorlu ortamlarda veya çizik gibi mekanik hasarlarda bozulabilir ancak uygun bir ortamda ve düzgün bir şekilde temizlenirse koruyucu katman tekrar oluşacak ve koruyucu özelliklerini geri kazanacaktır.

Paslanmaz Çeliğin Paslanması Nasıl Önlenir?

Paslanmaz çeliğin paslanması endişe verici olabilir ve çirkin görünebilir. Metal, korozyona direnecek şekilde tasarlanmıştır, bu nedenle çoğu kullanıcının metal üzerinde lekeler ve paslanma fark etmeye başladığında korkuları vardır. Neyse ki, pas ve korozyon direncini iyileştirmeye yardımcı olabilecek farklı aşamalarda çeşitli yöntemler vardır.

Tasarım

Paslanmaz çelik kullanırken planlama aşamasında hazırlık, uzun vadede işe yarayabilir. Yüzeydeki hasarı azaltmak için metalin minimum su nüfuzu olan alanlarda kullanıldığından emin olun. Su ile temasın kaçınılmaz olduğu durumlarda drenaj delikleri uygulanmalıdır. Tasarım ayrıca alaşımın zarar görmesini önlemek için havanın serbest dolaşımına izin vermelidir.

Üretim

İmalat sırasında, diğer metallerle çapraz kontaminasyonu önlemek için çevredeki ortama olağanüstü özen gösterilmelidir. Aletlerden, depolama birimlerinden, torna merdanelerinden ve zincirlerden her şey, alaşımın içine yabancı madde düşmemesi için dikkatle izlenmelidir. Bu, potansiyel pas oluşumunu artırabilir.

Bakım Onarım

Alaşım kurulduktan sonra, düzenli bakım pasın önlenmesinde anahtardır ve aynı zamanda halihazırda oluşmuş olabilecek herhangi bir pasın ilerlemesini de sınırlar. Oluşan pası mekanik veya kimyasal yollarla çıkarın ve alaşımı ılık su ve sabunla temizleyin. Ayrıca metali paslanmaya karşı dayanıklı bir kaplama ile kaplamalısınız.

Paslanmaz Çeliğin Sürdürülebilirliği: Geri Dönüşümü ve Yeniden Kullanımı

Paslanmaz çeliğin (tüm kaliteler, tüm ülkeler) ortalama karbon ayak izinin, üretilen her kg paslanmaz çelik için 2,90 kg CO2 olduğu tahmin edilmektedir, bunun 1,92 kg'ı hammaddelerden (Cr, Ni, Mo) kaynaklanan emisyonlardır; 0,54 kg elektrik ve buhardan ve 0,44 kg doğrudan emisyonlardır (yani paslanmaz çelik fabrikası tarafından). Daha temiz elektrik kaynakları kullanan ülkelerde (nükleer enerji kullanan Fransa gibi) üretilen paslanmaz çeliğin daha düşük karbon ayak izine sahip olacağını unutmayın. Ni içermeyen ferritikler, %8 veya daha fazla Ni içeren östenitiklere göre daha düşük CO2 ayak izine sahip olacaktır. Karbon ayak izi, malzeme seçimine karar verirken sürdürülebilirlikle ilgili tek faktör olmamalıdır.

Herhangi bir ürün ömrü boyunca, bakım, onarımlar veya kullanım ömrünün erken sonu (planlı eskime), toplam ayak izini başlangıçtaki malzeme farklılıklarının çok ötesinde artırabilir. Ek olarak, hizmet kaybı (tipik olarak köprüler için), kuyruklar, boşa harcanan yakıt ve adam-saat kaybı gibi büyük gizli maliyetlere neden olabilir.

Belirli bir hizmeti sağlamak için ne kadar malzeme kullanıldığı performansa, özellikle daha hafif yapılara ve bileşenlere izin veren mukavemet düzeyine göre değişir.

Paslanmaz çelik %100 geri dönüştürülebilir. Ortalama bir paslanmaz çelik nesne, yaklaşık %60'ı geri dönüştürülmüş malzemeden oluşur ve bunun yaklaşık %40'ı ömrünü tamamlamış ürünlerden, geri kalan %60'ı ise üretim süreçlerinden gelir. Daha yüksek bir geri dönüşüm içeriğini engelleyen şey, çok yüksek bir geri dönüşüm oranına rağmen paslanmaz çelik hurdanın mevcudiyetidir. International Resource Panel'in Toplumdaki Metal Stokları raporuna göre, toplumda kullanılan kişi başına paslanmaz çelik stoğu, daha gelişmiş ülkelerde 80 ila 180 kg (180 ila 400 lb) ve daha az gelişmiş ülkelerde 15 kg (33 lb)'dir. Birçok paslanmaz çelik pazarı için kullanılabilir hurdayı geri dönüştüren ikincil bir pazar var. Ürün çoğunlukla bobin, levha ve boşluklardır. Bu malzeme, birincil fiyattan daha düşük bir fiyatla satın alınır ve ticari kalitede damgalayıcılara ve sac metal evlere satılır. Malzemede çizikler, çukurlar ve oyuklar olabilir, ancak mevcut teknik özelliklere göre yapılmıştır.

Paslanmaz çelik döngüsü, karbon çelik hurdası, birincil metaller ve cüruf ile başlar. Bir sonraki adım, çelik fabrikalarında sıcak haddelenmiş ve soğuk işlenmiş çelik ürünlerin üretimidir. Doğrudan eritme atölyesinde yeniden kullanılan bazı hurdalar üretilir. Bileşenlerin üretimi üçüncü adımdır. Bir miktar hurda üretilir ve geri dönüşüm döngüsüne girer. Nihai malların montajı ve kullanımı herhangi bir maddi kayıp yaratmaz. Dördüncü adım, ürünlerin (mutfak gereçleri, kağıt hamuru ve kağıt fabrikaları veya otomotiv parçaları gibi) ömrünün sonunda geri dönüşüm için paslanmaz çeliğin toplanmasıdır.

Nano Ölçekli Paslanmaz Çelik Nedir?

Laboratuvarda paslanmaz çelik nanoparçacıklar üretilmiştir. Bunlar, yüksek performanslı uygulamalar için katkı maddesi olarak uygulamalara sahip olabilir. Örneğin, nano ölçekli paslanmaz çelik bazlı katalizörler üretmek için sülfürizasyon, fosforizasyon ve nitrürleme işlemleri, su ayırma için paslanmaz çeliğin elektrokatalitik performansını artırabilir.

Doğru Paslanmaz Çelik Kalitesi Nasıl Seçilir?

Paslanmaz çelik, çok çeşitli uygulamalarda kullanılır. Mükemmel korozyon direnci, otomotiv endüstrisi, gıda teknolojisi ve tıp mühendisliği gibi çeşitli endüstriler için mükemmel bir uyum sağlar. Bugün, her biri çok sayıda farklı çelik kalitesine ayrılabilen beş farklı paslanmaz çelik kalitesi türü (ostenitik, ferritik, martensitik, dubleks) vardır. Peki, belirli bir amaç için doğru kalite nasıl seçilir?

Korozyon Direnci Ne Dereceye Kadar Gereklidir?

Paslanmaz çelik, karbon çeliğine kıyasla korozyona karşı iyi direnciyle zaten bilinmektedir. Bununla birlikte, paslanmaz çelik kaliteleri korozyona karşı eşit derecede dirençli değildir: bazıları diğerlerinden üstündür ve hidrolik türbinler gibi oldukça zorlu uygulamalar için daha uygundur. Genel olarak, östenitik paslanmaz çelikler, yüksek krom ve nikel seviyeleri nedeniyle üstün korozyon direnci gösterir. Bu nedenle 304 kalite, su ve buhar armatürleri ve uygulamaları söz konusu olduğunda popüler bir seçim malzemesidir. Daha da fazla korozyon direnci gerekiyorsa, o zaman 316L Sınıfı iyi bir seçimdir çünkü molibden gibi önemli ölçüde daha yüksek miktarda alaşım elementi içerir.

Uygulama yüksek derecede korozyon direnci gerektirmiyorsa, ferritik ve martensitik paslanmaz çelikler iyi bir seçimdir. Benzer veya daha yüksek sertlik gösterirken östenitik paslanmaz çelikten daha ekonomiktirler. Krom ve nikel seviyeleri daha düşüktür, bu nedenle korozyona karşı daha az dirençlidirler.

Dubleks paslanmaz çelikler, ferritik ve östenitik paslanmaz çelikten yapılmış iki fazlı bir mikro yapıdan oluşur. Korozyon direnci aralıkları, krom ve molibden seviyelerine bağlı olarak östenitik paslanmaz çeliklere benzer. Bununla birlikte, ferritik fazı, birçok östenitik paslanmaz çelik kalitesinde olduğu gibi, dubleks çeliği klorürlere, neme veya yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında stres korozyon çatlamasına daha az eğilimli hale getirir.

Paslanmaz Çelik Kaynaklanacak mı Yoksa Şekillendirilecek mi?

Her paslanmaz çelik kalitesi kaynak için uygun değildir. Paslanmaz çeliklerin kaynağı söz konusu olduğunda, sıcak çatlama ve gerilmeli korozyon çatlaması ana problemlerdir. Özellikle martensitik paslanmaz çelikler, yüksek karbon içeriği her türlü değişikliği zorlaştırdığından kaynak için uygun değildir.

Ancak, diğer paslanmaz çelik kalitelerine kıyasla çok az karbon içeren 304 veya 304L gibi kullanılabilecek bazı kaliteler vardır. Genel olarak, östenitik paslanmaz çelik kaliteleri iyi kaynaklanabilirlik ve şekillendirilebilirlik özellikleri gösterir. Bununla birlikte, stres çatlaması meydana gelebilir. Malzemeyi çatlamaya karşı koruduğu için az miktarda ferrit faydalı olabilir. Bu nedenle dubleks çelikler çok iyi kaynaklanabilirlik ve şekillendirilebilirlik özellikleri gösterir.

Doğru kalite seçilmişse, ferritik paslanmaz çelikler de kaynaklanabilir. 430 ve 407 kalite mükemmel seçimlerdir ve kolayca kaynaklanabilir. Kaynaklanabilirlik söz konusu olduğunda birçok ferritik çelik kalitesindeki sorun, bunların zayıf HAZ (ısıdan etkilenen bölge) tokluklarıdır, yani yanlış sıcaklık aralığını kullanırken çatlayabilirler.

Paslanmaz Çelik Isıl İşlem Görebilir mi?

Çok sayıda paslanmaz çelik kalitesi ısıl işlem için uygun değildir. Östenitik ve ferritik paslanmaz çelik kalitelerinin çoğu, ısıl işlem gördüğünde sertleştirilemez. Sertlik özelliklerini iyileştirmek için soğuk çalışmayı tercih ederler. Bununla birlikte, birçok martensitik ve çökeltme ile sertleştirilmiş çelik kalitesi, ısıl işleme tabi tutulmaya iyi tepki verir.

Ne Kadar Mukavemete İhtiyaç Var?

Yüksek karbon seviyeleri nedeniyle, 440C kalitesi gibi martensitik paslanmaz çelikler çok yüksek mukavemet gösterir. 17-4 PH gibi çökelme ile sertleştirilmiş paslanmaz çelik kaliteleri de iyi bir mukavemet sergiler. Bununla birlikte, bu yüksek mukavemet genellikle kırılganlık ve tokluk eksikliği anlamına gelir.

Östenitik çelik grubunda 316 kalite yüksek mukavemet ve tokluğa sahiptir. Çift fazlı bileşimi nedeniyle, dubleks çelik kaliteleri aynı anda büyük sertlik, süneklik ve tokluk gösterir, bu nedenle birçok uygulama için uygundurlar.

Paslanmaz çelik fiyatları istenilen malzemenin cinsine, ebatlarına ve ağırlığına göre değişiklik göstermektedir. Paslanmaz çelik fiyatı almak için WhatsApp hattımızdan veya iletişim sayfamızdaki diğer seçeneklerden bizlere ulaşabilirsiniz.