Paslanmaz Çelik Nedir ?

Paslanmaz Çelik Nedir ?

Paslanmaz çelik bir demir alaşımıdır. İçerisinde min %10 Krom ve en fazla %1.2 Karbon elementi içermelidir. Paslanmaz çelikte kullanılan krom, çelik yüzeyinde bir oksit tabakası oluşturur. Bu tabaka da paslanmaz çeliğin, paslanmazlık özelliğine sahip olmasını sağlar. Herhangi bir nedenle paslanmaz çelik üzerinde bulunan krom oksit tabakası zedelenir ise, çok kısa sürelerde bu tabaka oksijenli ortamda tekrardan kendini onarmaktadır. Böylece paslanmazlık özelliklerini uzun süre korurlar.

Paslanmaz Çelik Çeşitleri Nelerdir ?

∙ Ferritik Paslanmaz Çelikler

∙ Östenitik Paslanmaz Çelikler

∙ Martenzitik Paslanmaz Çelikler

∙ Ferritik – Östenitik ( Dublex ) Paslanmaz Çelikler

Ferritik Paslanmaz Çelikler


Bu tip çelikler %12-18 arasında krom elementi içerirler. Östenitik paslanmaz çelikler kadar kolay şekil alamazlar. Çünkü mikro yapılarındaki hakim faz ferrittir. Östenitik paslanmaz çeliklerde olmayan manyetik özelliği mevcuttur. Yani mıknatıs yaklaştırıldığında, mıknatıs tutar.

Mutfak aletleri en çok kullanıldıkları yerlerdir.

paslanmaz çelik ferritik

paslanmaz çelik ferritik

Martenzitik Paslanmaz Çelikler

Martenzitik paslanmaz çelikler yüksek dayanım ve yüksek sertlik istenen yerlerde kullanılır. Ancak ; paslanmazlık özellikleri çok iyi değildir. Su verilerek elde edilirler. Bu paslanmaz çelikler de manyetiktir, ancak; yüksek karbon içeriği ve sertliğinden dolayı kaynak kabiliyetleri düşüktür.

Kritik soğuma hızlarındaki düşüklük nedeniyle, yavaş soğumalarda bile, martenzit fazı oluşabilmektedir. Kaynak kabiliyetlerinin düşük olmasının yanı sıra, yüksek sıcaklıklarda uzun süre kullanımları da sağlıklı değildir. Genellikle 800 santigrat dereceye kadar paslanmaz özellikleri sağlarlar ancak; sürekli yüksek sıcaklıklarda kullanılacak ise, 700 santigrat derecenin üzerinde kullanılmazlar.

Aşağıdaki fotoğraftan da görüleceği üzere, martenzitik paslanmaz çelikler genellikle zorlu koşullar altında çalışan yerlerde kullanılmaktadırlar. Özellikle yüksek sıcaklıkta yumuşamayan, aşınma dayanımı yüksek olması istenen yerlerde, uçak ve uzay sanayinde kullanılmaktadır. ( Sürekli 700 santigrat üzerinde kullanılmamalıdır ! )

paslanmaz çelik martenzitik

paslanmaz çelik martenzitik

Mikro yapısında bulunan martenzit fazlardan dolayı çekme ve akma dayanımları östenitik ve ferritik çeliklere oranla daha yüksektir. Sıralama yapacak olursak eğer, en yüksek akma-çekme dayanımları martenzitik çeliklerde, daha sonra ferritik çeliklerde en düşük de östenitik paslanmaz çeliklerde görülmektedir.

Östenitik Paslanmaz Çelikler

Demir alaşımı içerisine Krom haricinde, Nikel de katıldığında östenitik paslanmaz çelik elde edilmiş olur. Östenitik paslanmaz çelikler manyetik değildir. Ancak; soğuk şekil verme işleminden sonra manyetik hale gelebilirler. Korozyon dayanımları iyidir. İçerisindeki nikel dolayısıyla, östenitik yapıda olduğu için darbe dayanımları yani tokluk özellikleri iyidir. Kaynak kabiliyetleri çok iyidir. Şekillendirme kabiliyetleri çok iyidir.

İmalat sanayinde çok kullanılırlar. İçerilerine molibden katılmasıyla yüksek sıcaklıklarda korozyon dayanımı kazanırlar. Örnek olarak 304L kalite bir paslanmaz çelik içerisine % 2 oranında Molibden ( Mo ) elementi eklenmesi paslanmaz çeliği 316L kalite haline getirir. Normal kullanımlarda, 304L paslanmaz çelik korozyon dayanımının bir kaç katı dayanıma sahip olan 316L paslanmaz çelikler sanayide çok kullanılmaktadır. Molibden ( Mo ) elementi, malzemeye yüksek sıcaklık dayanımı sağlamaktadır.

Ferritik – Östenitik ( Duplex ) Paslanmaz Çelikler

İki farklı fazı bünyesinde bulunduran Duplex paslanmaz çelik, hem ferrit fazının yüksek mukavemetini hem de östenit fazının tokluğunu bünyesinde barındırır. Korozyon dayanımları tek fazla paslanmaz çeliklere göre çok iyidir. Kolay şekil verilebilirler. Kaynak kabiliyetleri çok iyidir.

İlk duplex malzeme, 1930’lu yılların başında çelik üretimi sırasında alaşımda yapılan bir hata sonucunda, östenit faz içerisinde ferrit fazının da oluşmasıyla meydana gelmiştir. 20.yy sonlarına gelindiğinde, duplex malzemelerin ticari kullanımı artmaya başlamıştır. Bunun başlıca nedeni, ilk üretildiklerinde içerisinde bulunan yüksek karbon elementi yüzünden kaynak kabiliyetlerinin düşük olmasıydı. Ancak 1980’li yıllara gelindiğinde çelik üretim teknolojisindeki gelişmeler, çelik içerisindeki karbon miktarını düşürmüş böylelikle kaynak işlemi daha kolay bir şekilde yapılmaya başlanmıştır.

Bu tip paslanmaz çeliklerde dikkat edilecek nokta ferrit fazının çok yüksek olmamasıdır. Eğer böyle bir durum söz konusu olursa, paslanmaz çelik özelliği giderek azalır. Kaynak işlemi sonrasında çeşitli yöntemler ile duplex malzeme içerisindeki ferrit oranı ölçülür. Önerilen oran %50-%50’dir.

Eşanjör imalatında kullanılır. Ortamın yüksek korozif olduğu durumlarda tercih edilirler. Özellikle deniz suyu ile temas halinde bulunan parçalar için tercih edilmektedirler. Çukurcuk ( Pitting ) korozyonuna dayanım istenen yerlere birebirdir.

Ancak!

Korozyona dayanımı yüksek olduğu gibi bu tip malzemelerin kullanımları da risklidir. Duplex malzemelerin hiç bir zaman paslanmayacağı anlamı çıkarılamaz. Özellikle klor iyonlarının çok olduğu ortamlarda ve durgun suyun bulunduğu yerlerde, duplex paslanmaz çelikler bile paslanabilir ve ilerleyen safhalarda delinebilir.

paslanmaz çelik

paslanmaz çelik

Duplex Paslanmaz Çeliklerde Ferrit Oranı Ölçümü

Bu tip malzemelerde ferrit miktarının ölçülmesi çok önemlidir. Özellikle kaynak işleminden sonra östenit – ferrit dengesi bozulmuş ise, artık duplex özellik yitirilmiş demektir.

Bu nedenle, birden fazla yöntem olmasına rağmen en çok uygulanan iki yöntemden biri mikroyapı incelenmesi diğeri ise ferrit ölçen cihazlar kullanılmasıdır.

İlk yöntem daha ilkel bir yöntem olup, malzemeden numune çıkarılıp makro incelemeye hazır hale getirildikten sonra ( kesme-zımparalama-parlatma-dağlama ) mikroskop altında incelenir. İnceleme neticesinde belirli bir alan içerisinde östenit fazı içerisindeki ferrit miktarı % oran şeklinde belirlenir. Ancak bu yöntem uygulanırken, uygulamayı yapan kişiden kişiye göre değişiklik gösterebilir.

Diğer yöntem ferrit ölçen cihazlar ile anında sonuç alınması şeklindedir. Ferrit ölçen bu cihazların temel çalışma mantığı malzemelerin manyetikliklerini ölçmesidir. Bilindiği üzere östenit fazı çeliklerde manyetik değildir ancak; ferrit fazı manyetiktir. İşte bu cihazlar temelde malzemenin manyetiklik miktarını ölçerek bunu % Yüzde hesaba katarak bizlere söylemektedir.

İmalatın fazla olduğu ve sürekli % Ferrit fazının ölçülmesi gereken yerlerde bu tip cihazların kullanımı, hem karlılık hem de zamandan tasarruf için gereklidir.


Döküm Paslanmaz Çelik

Piyasadan kütük, çubuk, tel, levha, band ve sac halinde tedarik edilen yarı mamul paslanmaz çeliklerin tümü hadde ürünleridir. Bunlara uygulanmış olan dövme ve haddeleme işlemleri genel olarak mukavemet özelliklerinde bir homojenlik sağlar. Sıcak ve soğuk işleme veya talaş kaldırma işlemleri ile şekillendirilmesi güç veya mümkün olmayan parçalar döküm yolu ile elde edilebilirler. Döküm paslanmaz çeliklerin uygulama alanı oldukça yaygındır. Özellikle kimya, petro kimya, kağıt, tekstil ve denizcilik endüstrisinde pek çok makina cihaz veya komponentler çeşitli türlerde döküm paslanmaz çeliklerden üretilmektedir.

Paslanmaz çelik dökümler ile paslanmaz çelik hadde ürünleri arasında görülen mekanik ve fiziksel özellikler arasındaki farklılık aslında aynı ürün için döküm ve hadde ürünü arasındaki kimyasal bileşim farklılığından kaynaklanmaktadır. Zira hadde ürünü paslanmaz çeliğin bileşimi optimize edilir iken en önemli özellikte yüksek bir döküm kabiliyetine sahip olmasıdır.

Paslanmaz Çeliklerin Asitlere Dayanımı

Çok genel bir kanı olarak paslanmaz çelikleri asitlere dayanıklı olduğu söylenmektedir. Ancak; burada bir çok parametre söz konusudur. Asidin türü, konsantrasyonu, etkime süresi vb. paslanmaz çelik için çok önemlidir. Dikkat edilecek nokta hangi asidin hangi paslanmaz çeliğe daha çok zarar verdiğinin bilinmesi gereklidir.

Bunun bilinebilmesi için uzun süren korozyon testleri yapılmaktadır.

Paslanmaz çeliklerin asla paslanmayacağı büyük bir yanılgıdır. Paslanmaz çelik ler uygun ortamlarda kullanıldığı takdirde uzun süre paslanmaya karşı dayanıklıdır. Aksi takdirde rahatlıkla paslanıp kullanılmaz hale geleceklerdir.


Paslanmaz Çelik ve Fiziksel Özellikleri

Paslanmaz çeliklerin mekanik özelliklerini, korozyon dirençlerini, talaşlı işlenebilme ve biçimlendirilebilme özelliklerini, kaynak edilebilirliklerini ve uygulama alanlarını iyileştirmek amacı ile katılan alaşım elementleri bu tür çeliklerin fiziksel özelliklerini de önemli ölçüde etkiler.

En önemli özelliklerden biri olan manyetikleşme özelliğine bakıldığında özellikle sade krom içeren türler manyetiktirler buna karşın ostenitik krom-nikelli paslanmaz çelikler antimanyetik özellik gösterirler.

100 – 500 santigrat derece aralığında ostenitik paslanmaz çeliklerin ısıl genleşme katsayıları ferritik paslanmazlara nazaran%60 daha fazladır. Bu durum sadece kaynakçıyı değil, konstrüktörü de yakından ilgilendirir. Özellikle kaynaktan sonra yüksek kendini çekme gerilmeleri oluşur ki bu da çatlak oluşumuna yol açabilir. Bu açıdan parçaların montaj pozisyonunda kaynak edilmeleri ve tamamen soğuyana kadar çözülmemeleri tavsiye edilir.

Ferritik paslanmaz çeliklerin ısıl iletkenlikleri karbonlu çeliklerin yaklaşık % 50 altındadır. Isıl iletkenlik ostenitlere nazaran % 40 daha yüksektir. Bu durum kaynak bölgesinin uzun süre yüksek sıcaklıkta kalacağını gösterir ki, bu da bazı metalurjik problemlerin ortaya çıkmasına neden olur.

Ferritik paslanmaz çeliklerin, ostenitik paslanmaz çeliklere nazaran elektrik iletme dirençleri % 20, özgül ısıları da % 10 daha düşüktür, ancak tüm paslanmazların elektrik dirençleri karbonlu çeliklerinkinden yaklaşık 4-7 kat daha fazladır. Bu neden ile paslanmaz çelik elektrodlara nazaran % 25 daha az bir akım şiddeti ile yüklenirler.

Özellikle östenitik tiplerinde, mikro yapısında bulunan östenit fazı dolayısı ile darbe dayançları karbon çeliklerle kıyaslanamayacak kadar yüksektir. Daha önceki yazılarımızdan hatırlayacağınız üzere, östenit faz YMK ( Yüzey Merkezli Kübik ) bir sistem olduğu için, düşük sıcaklıklarda darbe dayanımları yüksektir. Hatta, bir çok endüstriyel projede malzeme kullanım testleri sırasında düşük sıcaklıklarda çentik darbe testi uygulanması istenmez. Bunun nedeni, paslanmaz çeliklerin düşük sıcaklıklarda darbe dayancının iyi olduğunun bilinmesindendir.

Östenitik Paslanmaz Çelik ve Kaynağı

paslanmaz çelik kaynağı

paslanmaz çelik kaynağı

Bu tür paslanmaz çelikler bileşimlerinde % 12-25 Cr ve % 8-25 Ni içerirler. Nikel kuvvetli bir ostenik yapıcı olduğundan, bu çeliklerde yapılaşma sırasında ortaya çıkan ostenit oda sıcaklığının altındaki sıcaklık derecelerinde dahi dönüşmeden kalır. Soğuma esnasında ostenit ferrit dönüşümü olmadığından bu tür paslanmaz çeliklerde su verme yoluyla sertleştirilemezler. Bu grup paslanmaz çelikler içinde en fazla tanınanı 18/8 çeliği diye isimlendirilen ve bileşiminde %18 Cr ve %8 Ni içeren türdür. Antimanyetik olan bu tür paslanmaz çeliklere, bazı durumlarda korozyon mukavemetini arttırmak için bir miktar da olsa Molibden ( Mo ) katılır. Bu çeliklerin kaynak kabiliyeti açısından en önemli özellikleri şunlardır ;

  • Isı iletme katsayıları oda sıcaklığında yalın karbonlu ve az alaşımlı çeliklerin 1/3’ü kadardır.
  • Isıl genleşme katsayıları yalın karbonlu ve az alaşımlı çeliklerin yaklaşık olarak 1.5 katıdır. Yani % 50 ‘den daha fazladır.
  • Yalın karbonlu ve az alaşımlı çelikler düşük bir elektrik iletme direncine sahiptirler , ostenit paslanmaz çeliklerde ise bu değer 5- 7 kat daha büyüktür.

Kaynakta Dikkat Edilmesi Gerekenler

Kaynak işlemlerinde alınması gereken önlemler ve dikkat edilmesi gerekli konular aşağıda listelendiği gibidir ;

  • Paslanmaz çelik kaynağında ince çaplı elektrod kullanımı önemlidir. Isı girdisinin düşük olması istenir.
  • Kaynak sonunda oluşan krater elektrod ile doldurularak kapatılmalı ve çatlak oluşumu engellenmelidir. Herhangi bir çatlak tespit edildiğinde taşlanmalı, tamir edilmeli ve tekrar kaynak işlemi ile doldurulmalıdır.
  • İnce elektrod seçildiği için, dolayısı ile düşük akım şiddeti de uygulanmalıdır.
  • Isı girdisi istenmediği için kaynak pasoları ince çekilmelidir. Uzun süren ve kalın pasolu kaynaklardan kaçınılmalıdır.

Krom Karbür Çökelmesi ve Engellenmesi

Paslanmaz çelik kaynak yapıldıktan sonra, korozyon için en büyük tehlike genellikle krom karbür ( CrC ) çökelmesidir. Bu sistemin oluşması tane sınırlarında meydana gelmektedir. Eğer malzeme içerisinde fazla miktarda karbon elementi var ise ve paslanmaz çelik 700 Santigrat sıcaklıkta haddinden fazla kaldıysa, karbon krom ile birleşir ve tane sınırlarında birikir. Cr elementince fakirleşen kısımlar paslanmaya başlar. Bu nedenle paslanmaz çelik kaynağında, yavaş soğuma büyük bir tehlikedir. Çünkü soğuma sırasında 700 santigrat sıcaklık genellikle bu tip oluşumları meydana getirir.

Krom karbür çökelmesi oluşmuş ise ve bunu tersine çevirmek gerekiyor ise, parça 1100 santigrat dereceye kadar ısıtılır ve bir süre bu sıcaklıkta bekletilir. Böylelikle karbür oluşumlarının parçalanıp tane içerisine karışması sağlanır. Akabinde hızlı soğuma yapılarak tekrar karbür oluşması engellenmiş olur.

Krom karbür oluşumuna bir diğer engel ise, çeliğe mikro alaşım elementlerinin eklenmesidir. Mikro alaşım elementi denmesinin nedeni içerisine çok düşük miktarlarda alaşım elementleri konmasıdır. Örnek verecek olursak, Ti ( Titanyum ), Nb ( Niyobyum ) elementleri, karbona kromdan daha çok ilgilidir. Böylece krom belirli sıcaklığa geldiğinde karbon ile birleşmek yerine, karbon elementi Ti ya da Nb ile birleşir. Böylece Cr eksikliğinden dolayı oluşan krom karbür çökelmesi önlenmiş olur.

Paslanmaz Çelik Kaynağı ve Karbon

Piyasada paslanmaz çelik kaynağında kullanılan gazlar içerisinde karışım gazlar mevcuttur. Bu karışım gazlar içerisinde de CO2 ( karbon dioksit ) bulunmaktadır. Karbon dioksit kullanımı, iyi bir kaynak dikiş görünümü, daha derin nüfuziyet ve akışkan kaynak metali gibi özellikler sağlasa bile, bu tip çeliklerin kaynağında karbon asla ve asla istenilmez. İlave telde bulunan düşük oranda karbon ile birleştiğinde, kaynak metalinin karbon miktarı artar ve bu kesinlikle istenmeyen bir durumdur. Bu nedenle iyi özellikler sağlasa bile, paslanmaz çeliğin kaynak işleminde CO2 ( karbon dioksit ) kullanımı olmamalıdır. Eğer mecbur kalınır ise, karışım gazda en fazla %2 oranında karbon dioksit gazı kullanımına izin verilebilir.

TIG-Argon Kaynağı ile Paslanmaz Çelik Kaynak İşlemi ile İlgili Faydalı Bir Video için Aşağıda Bağlantıya Tıklayınız…

https://www.youtube.com/watch?v=rZxtAjutLYQ

Korozyon ile ilgili yazımıza aşağıdaki linkten ulaşabilirsiniz.

https://www.metalurjimalzeme.net/korozyon-nedir/

Konuyla ilgili detaylı bilgiye aşağıdaki linkten ulaşabilirsiniz.

http://www.saritas.com.tr/paslanmaz/?tab=Nedir#basliga