Paslanmaz Çelik Kaliteleri

Östenitik paslanmaz çelikler %16-26 arasında krom içerir ve nikel oranları %3,55 ile %37 arasında değişmektedir. Diğer alaşım elemenlerinden olan karbon %0,03-0,25 değerleri arasında değişirken, malzemeden beklenen diğer özellikler molibden, niyobyum, titanyum gibi elementlerin ilavesi ile sağlanmaktadır. Bu çelik grubu, pahalı olmasına rağmen en yaygın paslanmaz çelik grubudur. Östenitik paslanmaz çelikler hem oda sıcaklığında hem de yüksek sıcaklıklarda yüzey merkezli kübik kafese sahip östenitik içyapıları koruduklarından ısıl işlemle sertleştirilemezler. Süneklilikleri, toklukları ve şekillendirilebilme kabiliyetleri düşük sıcaklıklarda bile mükemmeldir. Çok iyi korozyon direncine sahiptirler ve kaynaklanabilirlikleri optimum seviyededir.

Östenitik paslanmaz çelikler manyetik değildir ve soğuk işlemle sertleştirilebilir. Sıcak ve soğuk işlem uygulanabilir ama işlem sırasında sertleşebilme kabiliyetleri vardır. Bu sebeple darbelere karşı dayanıklıdır ve işlenmesi kolay değildir. Martenzitik ve ferritik paslanmaz çeliklerle kıyaslandığında en iyi yüksek sıcaklık dayanımı ve çok iyi korozyon direnci gösterirler. 302, 304 ve 316 kalite paslanmaz çelikler yaygın olarak bilinen östenitik paslanmaz çelik türleridir. 304 kalite paslanmaz çelikte, titanyum (321) ve niyobyum (347) alaşım elementlerinin ilavesi ile stabilize edilmektedir.

Östenitik paslanmaz çelikler karbonlu çeliklerden daha yüksek termal genleşme katsayısına ve daha düşük termal iletkenlik katsayısına, daha yüksek elektrik direncine ve daha düşük ergime noktasına sahiptirler.

Östenitik paslanmaz çelikler özellikle oksitleyici veya redükleyici ortamlarda iyi korozyon direncine sahiptir. Bu tür paslanmaz çeliklere, korozyon direncini arttırmak için; kromun ferrit yapıcı etkisi, östenit yapıcı alaşım elementlerinin ilavesiyle giderilir.

• Mükemmel korozyon dayanımına sahiptirler.
• Kaynak edilebilme kabiliyetleri mükemmeldir.
• Sünek olduklarından kolay şekillendirilebilirler.
• Hijyeniktirler, temizliği ve bakımı kolaydır.
• Yüksek sıcaklıklarda iyi mekanik özelliklere sahiptirler.
• Düşük sıcaklıklarda mekanik özellikleri mükemmeldir.
• Manyetik değildirler (tavlanmış halde).
• Dayanımları sadece pekleşme ile arttırılabilir.

Ferritik paslanmaz çelikler, esas olarak %12-30 Cr içeren demir-krom alaşımlarıdır. Bu alaşımlar ferritik olarak adlandırırlar. Yaygın olarak kullanılan türleri 405 ve 430 kalite ferritik paslanmaz çeliklerdir. Kübik hacim merkez yapısına sahiptir. Bunların yapıları normal ısıl işlem sırasında çoğunlukla ferritik olarak kalır. Molibden, alüminyum, silisyum, niyobyum ve titanyum gibi karbür yapıcı ve ferritik yapıyı kararlı kılan alaşım elementleri eklenerek istenen özellikler elde edilmektedir. Bu çelikler ferromanyetiktir ve mekanik dayanımları yüksektir. Karbon miktarının %0,02-0,2 arasında değişmesinden dolayı ısıl işlemle sertleştirilemezler ve kolayca haddelenebilirler. Soğuk şekillendirme uygulandığında ise malzemenin dayanımı artarken sünekliği azalır. Bu çeliklerde 400 ^oC ile 510 ^oC arasında uygulanan işlemler kırılganlık oluşumuna neden olur ve malzemenin çentik darbe dayanımı azalır.

Standart ferritik paslanmaz çeliklerin süneklik problemini aşmak için düşük karbon ve azot içerikli yeni ferritik paslanmaz çelikler geliştirilmiş ve ticari olarak üretilmiştir. Nikel içeren paslanmaz çelikler gibi aynı korozyon direncini sağlarlar fakat alaşım elementi olarak nikele ihtiyaç olmadığı için ekonomiktirler. Buna karşın ferritik paslanmaz çelikler sünekliklerinin azlığı, çentik hassaslıkları ve düşük kaynaklanabilirliklerinden dolayı kullanımları östenitik paslanmaz çeliklerden daha sınırlıdır.

• Orta ila iyi derecede olan korozyon dayanımı, krom miktarının artması ile iyileşir.
• Isıl işlemle dayanım artırılamaz ve sadece tavlanmış durumda kullanılır.
• Kaynak edilebilme kabiliyetleri düşüktür.
• Östenitik çelikler kadar kolay şekillendirilemezler.

Dubleks paslanmaz çelikler ferrit ve östenit fazlarını bir arada barındıran yüksek alaşım elementli bir çelik türü olduğu için yüksek korozyon dayanımı ve yüksek mekanik özellikler taşıyan bir malzemedir. Tek fazlı paslanmaz çeliklere göre daha üstün özellikleri sayesinde günümüzde birçok alanda tercih edilmektedir.

Bu tür çeliklerde östenit ve ferrit faz oranlarının %50/%50 olması istenmektedir.  Ferrit fazı, mekanik ve gerilmeli korozyon çatlağına karşı dayanım sağlarken; östenit fazı ise süneklik ve genel korozyon dayanımı sağlamaktadır. Karbon içeriği ise %0,03-0,04 arasındadır. En yaygın olarak kullanılan dubleks paslanmaz çelik 2205 kalitedir. Ferrit fazı kübik hacim merkezli, östenit faz ise kübik yüzey merkezlidir.

Östenitik çeliklere kıyasla daha iyi gerilme korozyonu dayanımına; ferritik çeliklere kıyaslandığında ise daha iyi tokluk ve sünekliğe sahip olurlar. Ayrıca, iki fazın bir arada bulunması halinde tavlanmış durumda bile 550 ile 690 MPa akma dayanımı gösterirler ki, bu değer fazların tek başına türdeki çeliklerin akma dayanımının yaklaşık iki katıdır. Mevcut ticari kaliteler %22- %26 krom, %4- %7 nikel, azami %4,5 molibden, yaklaşık %0,7 bakır ve volfram ile %0,08- %0,35 azot içerirler.

Dubleks paslanmaz çelikler sınıflandırılması PRE (Pitting Resistance Equilavent) eşitliği ile yapılmaktadır. PRE eşitliğinden elde edilen değer ile malzemenin oyuklanma korozyonuna karşı gösterdiği dayanım doğru orantılıdır.

• Gerilmeli korozyona karşı yüksek dayanıklık verirler.
• Klor iyonunun bulunmadığı ortamlarda daha yüksek korozif dayanım gösterirler.
• Östenitik ve ferritik çeliklerden daha yüksek mekanik dayanım sağlarlar.
• İyi şekil verilebilirlikleri vardır.
• Kaynak edilebilirlikleri yüksektir.

Karbon miktarı %0,1’den fazla olan çelikler yüksek sıcaklıklarda östenitik içyapıya sahiptirler. Tetragonal hacim merkez yapısına sahip demir-krom-karbon alaşımlarıdır. Ferromanyetik özelliğe sahiptir ve ısıl işlemle sertleştirilebilir. Östenitleme sıcaklığı çeliğin türüne göre 950-1050°C arasındadır. Bu sıcaklıkta tutulan çeliğe su verilirse martenzitik bir içyapı elde edilir. Bu şekilde elde edilen yüksek sertlik ve mekanik dayanım, karbon yüzdesi ile birlikte artar. 403, 410, 420 ve 501 kalite çelik yaygın olan türleridir. Korozyon direnci ferritik ve östenitik paslanmaz çeliklerle kıyaslandığında daha düşüktür. Mukavemet ve mekanik aşınmaya karşı direncin, korozyona karşı dirençle birlikte istenildiği uygulama alanlarında kullanılmaktadır.

Ürün tipine bağlı olarak martenzitik çelikler tavlanmış veya ıslah edilmiş durumda pazara sunulur. Tavlanmış olarak satın alınan ürünler biçim verildikten sonra ıslah işlemine (su verme + temperleme) tabi tutulur. Temperleme sıcaklığı değiştirilerek değişik özellikler elde edilir. En iyi korozyon dayanımı elde etmek için, tavsiye edilen ısıl işlem sıcaklığına uyulması çok önemlidir.

Martenzitik paslanmaz çelikler genellikle su verilmiş ve menevişlenmiş veya tavlanmış halde kullanılırlar. Martenzitik paslanmaz çeliklerin kritik soğuma hızlarının çok yavaş olması, yavaş soğuma halinde, örneğin sakin havada soğuma, martenzit oluşumuna neden olur. Martenzitik durumda korozyon dirençleri çok iyidir. 815°C’ye kadar paslanmazlık özelliklerini yitirmezler.

• Orta derecede korozyon dayanımına sahiptirler.
• Isıl işlem uygulanabilir, böylece yüksek dayanım ve sertlikler elde edilebilir.
• Kaynak edilebilme kabiliyetleri düşüktür.
• Manyetikler