Bize Ulaşın

Metalürjide paslanmaz çelik, en az yüzde 10,5 krom elementi bulunduran bir demir-karbon alaşımı olarak gösterilir. Krom elementi aşağıda resimde de görüldüğü gibi çeliği paslanmaya karşı koruyan temel bileşendir. Adını bu çeliklerin, başka çeliklere benzer kirlenmemesi, korozyona uğramaması ve paslanmamasından dolayı almaktadır. Bu malzeme hem de, alaşım tipi ve kaliteleriyle detaylandırılmamış haliyle, genellikle havacılık sanayisinde korozyon dayanımlı çelik olarak da isimlendirilir. Şimdilerde, mahsulün ömrü boyunca uygulanan zorlu çevre şartlarında sorunsuz bir şekilde çalışan çoklu fark ve rahatça ulaşılabilecek niteliklerde ve yüzey hususiyetlerinde paslanmaz çeliklere ulaşmak çok kolay. Alışıla gelen, olağan hayatımızda dahi her an çatal-bıçaklardan kalemlere kadar bu ürünlerin farklı farklı bir şekilde kullanıldığını göre bilirsiniz.

Paslanmaz çelik birçok tabii ve insan yapımı ortamda, korozyona ve oksitleşmeye karşı güçlü bir dirence sahiptir. Ama bütün özel uygulama için doğru nitelikte ve cinsdeki paslanmaz çeliğin seçilmesi çok önemli olmalıdır. Kalite seçiminde ilk önce, tasarım aşamasında paslanmaz çeliğin etkisinde kalacağı olası ve varolan tüm çalışma şartlarının detaylı bir şekilde tahlil edilip, tanımlanmasıyla başlar.

Olağan oda sıcaklığında ve ya hava şartlarında yüksek oksitlenme direnci, en az yüzde13 (çoğunlukla), çok sert ve zor çevre şartlarında yüzde 30 ‘a kadar krom artırılmasıyla muvaffakiyetli sonuç elde edilir. Krom elementi oksijene maruz kaldığı zaman (normal atmosferde bulunan oksijen demek istenilmiştir) hemen paslanmaz çelikteki krom-oksit (Cr2O3) pasivasyon tabakası oluşturur. Gözle görülemeyecek kadar incedir bu katman ve ürünü oluşturduğu metali (paslanmaz çeliğin) herhangi bir gaz veya su, oksijen nüfuzunu tamamen karşısını alarak, metali örttüğü korur. Hem de herhangi bir nedenle bu katmanın yırtılması, çizilmesi veya açılması durumunda oluşacak açıklık, tekrar katmanın kendisini yenilemesiyle çok hızlı bir şekilde tekrardan oluşur. Pasivasyon adı bu olaya verilir ve titanyumla birlikte bazı diğer metallerde de görülür.

Paslanmaz çeliğin lekelenmeye ve korozyona karşı olan direnci, geniş bir uygulama alanında onu ticari olarak, düşük bakım maliyeti, karşılaştırıldığında diğerleriyle daha ucuz olması ve göz müşteri bir görünüme sahip olması itibarıyla vazgeçilmez ve ülkü bir materyal kılar. 150 `nin üstünde toplamda paslanmaz çelik kalitesi olmasına karşın, 15 tanesi bunlar arasında çok aşırı kullanılan ve piyasada aşırı tanınan paslanmaz çeliklerdir.

Akrabaları olan başka çelikler bunun gibi paslanmaz çelikler de yassı ürün olarak, çubuk olarak, şekilli uzun şekilde, boru şekilde, tel olarak, plaka alternatifler şekilde bu gibi çok sayıda biçimde sıcak ve soğuk haddeleme metodları ve döküm parçaları olarak, otomotivde, tıpta, cerrahi donanımlarda, sanayi tipi donanımlarda, gıda endüstrisinde, binalarda, yapılarda ve bina elemanlarında, beyaz eşyalarda bu gibi geniş bir biçimde çok sayıda alanda kullanılmaktadır. Paslanmaz çeliklerin kullanıldığı alanlardan bir tanesi de gündelik hayatımızda saat ve mücevher bunun gibi yanımızdan hiç ayırmadığımız ürünlerde de kullanılır. kullanılan en yaygın nitelik mücevherlerde 316L `dir. Gümüş gibi zamanla oksitlenme ve kararma yapmaz paslanmaz çelik. Ayrıca yoğunluğu paslanmaz çeliğin gümüşe oranla biraz daha hafif olmasında ötürü kolaylık sağlar tasarımcılara.

%100 geri dönüştürülebiliniyor paslanmaz çelik. Uygulanan paslanmaz çeliğin %60 `ı ömrünü tamamlamış hasılatdan alınan paslanmaz çelikler ve istihsal süreçlerinin hurdaları bunun gibi geri dönüştürülen malzemelerin yeniden kıymetlendirilmesiyle istihsal edilmektedir.

Tarihi antik çağlardan günümüze bazı korozyon dayanımlı demir gelmeyi başarmıştır. Bunlardan en iyi ve en uygun numunesi Hindistan `ın Delhi kentinde, Kumara Gupta ı tarafından 400 `lü senelerde yaptırılan “Delhi `nin Dikili Demiri” `dir. Ama paslanmaz çeliğe andırmayan bir biçimde bu demir anıt paslanmazlık özelliğini kromdan değil, içerdiği yüksek fosfordan alıyor. Fosfor müsait yerli hava şartlarıyla birlikte anıtın yüzey tabakasında, fosfordan ve demir-oksitden oluşan bir koruyucu yüzey tabakası oluşturup demirin korozyona karşı direncini sağlamakta.

Demir-krom alaşımlarının korozyona karşıt bulunan direnci ilk defa 1821 yılında Fransız metalürjist Pierre Berthier yönünden farkına varılmıştır. O senelerdeki bilim krom ile demiri şimdiye benzeri işleme nebati tutabilmeye yetmediği için kolay olarak kullanıla bilmeye geçememişlerdir.

1890 senelerinde Almanyalı Hans Goldschmidt karbonsuz krom üretimin şeklini açan alimunotermik yolunu keşf etmiştir. Bu dönemden itibaren paslanmaz çelik hakkında birçok çalışma yapılmakta idi.

Çağdaş paslanmaz çeliklerin ilki, 1913 senelerinde ingiltereli metalürjist Harry Brearly yönünden rastlantısal olarak tüfek namlularını geliştirmek için araştırma edip keşifde bulunarak başlamıştır. Bu da paslanmaz çeliğin başlangıçnoktası olmuştur. Bundan sonrasındaki araştırmalarda, 18-8 olarak standartlanan (304) östenitik paslanmaz çelik yaklaşık 1920 `li zamanlarda piyasaya çıkmış ve praktiklerde çok iyi bir uğur kazanılmıştır. 1930 `lardan itibaren paslanmaz çelik endüstride ve gündelik yaşamımızda vazgeçilmez bir yer almıştır. Bu haberleri diğer alaşım elementleri ile devam eden araştırmacılar, bugünlerde tanıdığımız paslanmaz çelik kalitelerini zaman geçtikçe geliştirmişlerdir.

Dubleks paslanmaz çelikler bundan yaklaşık 70 yıl evvela, sülfit kağıt endüstrisinde kullanım amaçlı şekilde geliştirilmiştir. Dubleks alaşımlar ilk aşamada klorit yatak soğutma sularının ve başka keskin kimyasal proses sıvılarının yol açtığı korozyon sorununu hallede bilmek için kullanıldı. 1970 `lerdeki kuzey Denizindeki gaz ve neft istasyonlarının gelişmesiyle, 2. bir nesil dubleks paslanmaz çelik geliştirildi. Buna göre belirli bir nisbetde nitrojen ilavesi, doyumluğu, kaynaklanabilmeyi, klorit korozyon dayanımını arttırmıştır. En yaygın şekilde uygulanan UNS S31803 olarak isimlendirilen karışık kompozisyon 1996 senesinde dubleks çelik UNS S32205 standart haline getirilmiştir.

ıı. Dünya Savaşı sırasında, yapılan araştırmalarla çökelmeyle sertleştirilen paslanmaz çelikler bulunmuştur. Kriterlere uygun olmayan bu kalitelerin ilk örneği 1948 yılında 17-7PH şekilde isimlendirilen paslanmaz çelik olmuştur.


Paslanmaz çelik çeşitleri

Paslanmaz çeliğin ayrıcalıklı çeşitleri olmaktadır. mesela nikel ilave edildiğinde demirin östenitik mikroyapısı istikrarlı duruma gelir. Bu kristal bina çeliği manyetik olmayan, düşük ısılarda daha çok elastik olan bir çelik durumuna getirir. Daha yüksek sertlik ve mukavemet için içerdiği karbon miktarı artırılır. ısıl işlemlerle beraber bu çelikler jilet, bıçak ve kesici uçlar benzeri oldukça çok üründe kullanılabilir. Mangan da oldukça çok çelikte ayrıcalıklı oranlarda bulunmakta ve nikelin vermiş bulunduğu östenitik yapının korunmasına, daha düşük maliyetlerle destekçi olur.

Paslanmaz çelikler kristal mikroyapılarına göre beş gurupta sınıflandırılırlar:

1. Östenitik Paslanmaz Çelikler

2. Ferritik Paslanmaz Çelikler

3. Martensitik Paslanmaz Çelikler

4. Dubleks Paslanmaz çelikler

5. Çökelmeyle Sertleştirilmiş Paslanmaz Çelikler


1. Östenitik Paslanmaz Çelikler:

300 serisi ya da östenitik paslanmaz çelikler dünya toplam paslanmaz çelik üretiminin yaklaşık %60`ini oluştururlar. En çok %0,15 karbon, minimum %16 krom ve östenitik yapıyı çok düşük sıcaklıklardan erime sıcaklığına kadar kararlı kılmak amacıyla yeterli miktarda nikel ve ya mangan içerirler. Maksimum bilinen çeşidi 18/10 (304 nitelik) paslanmaz çelik şekilde tanınan ve %18 krom ve %8 nikel içeren çeliktir. Al-6XN ve 254SMO gibi “süperöstenitik” paslanmaz çelik şekilde adlandırılan çelikler içerdikleri yüksek molibden (>%6) ve nitrojen ilaveleriyle ve yüksek nikelin gösterdiği yüksek stres korozyon direnci sayesinde çok aşırı etken bir klorit çekirdeklenme ve çatlama korozyonu direnci gösterirler. “Süperöstenitik” `lerin yüksek alaşım muhtevası harçlarının da çok fazla yükselmesine neden olur. Bu nedenle tam olarak aynı olmamakla birlikte aynı bir performansı, daha düşük maliyetle ferritik veya dubleks paslanmaz çelik gruplarından da elde edilebileceği unutulmamalıdır. En yaygın şekilde adlandırılan östenitik kaliteler 304 ve 316 `dır.

Östenitik paslanmaz çelikler manyetik değildirler ve ısıl işleme organik tutulamazlar, süneklik özellikleri yüksektir, haddelemeyle sertleştirilebilirler ve ideal bir korozyon dayanımına, işlenebilirlik özelliğine ve kaynaklanabilirlik özelliğine sahiptirler. Yapıları FCC `dir.

2. Ferritik Paslanmaz Çelikler:

Ferritik paslanmaz çelikler çoğunlukla nikel içermeyip yüksek krom içeren (%10,5 ile %30 içinde), molibden, titanyum vanadyum bunun gibi karbür yapıcı ve ferritik yapıyı istikrarlı kılan alaşım elementleri içeren bir paslanmaz çelik gurubudur. Ekseriyetle içerdikleri yüksek krom oranı, ferritiklere çok yüksek bir korozyon direnci sağlar. Daha aşırı yakın akrabaları bulunan karbon çeliklerin hususiyetlerine yakın mekanik ve fiziksel özelliklere sahip olan ferritik paslanmaz çelikler, östenitiklerin aksine manyetiktirler, düşük karbon içermeleri itibarı ile ısıl işleme organik tutulamazlar ve pratik olarak haddelenebilirler. Bu cins çeliklere yek uygulanabilen ısıl işlem tavlama işlemidir. Son zamanlarda alaşım elementlerinde, özellikle nikelde, yaşanan çok aşırı fiyat yükselişi ve değişkenliği, ferritiklerin geliştirilmesine hız kazandırmış olup, düşük harçla östenitikler kadar korozyona dayanıklı yeni, geniş bir kullanım alanına sahip ve maliyeti aşırı daha düşük ferritik nitelikler de geliştirilmiştir. En yaygın şekilde bilinen ferritik kaliteler 430 ve 442 `dir. Ferritiklerin yapıları BCC `dir.

Burada %18 krom ve %0,03 karbon içeren bir ferritik paslanmaz çeliğin mikroyapısı görülür. 1150 ºC `den hızlı soğutulmuştur. (500x)

Burada % 12 Krom içeren ferritik bir mikroyapı görülmekte. Küçük karbür tanecikleri de görülmektedir. Malzeme tavlanmış bir malzemedir. (500x)

3. Martensitik Paslanmaz Çelikler:

Martensitik paslanmaz çelikler, ferritik çeliklere benzeri yapılarıyla, düşük alaşım – yüksek korumalı çeliklere ve ya karbon çeliklerine benzerler.

Lakin içerdiği fazladan karbon ilavesi sebebi ile, karbon çelikleri bu gibi ısıl işlemle sertleştirilip, korumanı artırılabilir. Temel alaşım maddeleri : %12 ile %15 arası krom, %0,2 ile %1,0 arası molibden ve %0,1 ile %1,2 içinde karbon `dur. Bazı martensitik nitelik haricinde içeriğinde nikel bulundurmaz. Yukarda bir mikroyapı örneği görülen martensitik paslanmaz çelikler manyetik kabul edilir. Artan karbon oranına bağlı kalarak, sertleştirilebilirlikleri ve mukavemetleri artarken, toklukları ve süneklikleri iner. Yüksek karbon nisbetine ve başka alaşım elementlerine bağlı olarak, 60 HRC `ye kadar ısıl işlemle sertleştirilebilirler. Menevişleme yada temperleme şekilde bilinen ısıl işlem sonrası stres giderme işleminden sonra, en müsait korozyon dayanımına ulaşılır. Ferritik ve östenitik kalitelerle karşılaştırıldığında korozyona dayanım özelliği martensitik niteliklerin birazcık düşüktür. İşlenebilirlik veya şekillenebilirlik nitelikleri yüksektir. İçerdikleri alaşım elementlerine ve oranlarına bağlı şekilde yapılarında az miktarda kalan-östenit bina olabilmekte. Martensitik çelikler bilhassa mukavemetin ve

mekanik aşınmaya karşı direncin, korozyona karşı dirençle beraber istenildiği alanlarda çok fazla başarıyla uygulanabilir. Takım çeliği şekilde da kullanılır. Uygulama sektörü çok fazla geniştir. Yapıları BCT `dir.

4. Dubleks Paslanmaz Çelikler:

Mikro yapılarında genel olarak eşit oranlarda ferrit ve östenit içeren bu çeliklerin korozyona karşı başarım içerdikleri alaşımlara göre değişiklik göstermektedir. Dubleks paslanmaz çelikler östenitik paslanmaz çeliklere göre daha yüksek bir karşıdurmaya sahip olmakla beraberinde, bölgesel korozyonlara karşı bilhassa çekirdeklenme, çatlak ve stres korozyonuna karşıt östenitiklerden daha iyi bir korumaya sahiptirler. Dubleks kaliteler de 19-28 içinde olan yüksek orandaki krom, %5 `e miktarında bulunan molibden ve östenitiklere nazaran daha düşük oranlarda olan nikel içerikleri yardımıyla östenitiklere bakarak daha mukavemetlidirler. Dubleks paslanmaz çeliklerin en önemli kısıtlayıcı ayrıcalığı yüksek sıcaklıklarda ve çok düşük ısılarda kırılganlaşmaları olmasıdır. Özellikle 300 °C`nin üzerinde ve -50 °C `nin altında kısa bir zaman bile çalışılırsa, dubleks çelikler kırılganlaşır ve yine tavlama

ihtiyacı doğar. En yaygın olarak isimlendirilen dubleks paslanmaz çelik kalitesi 2205 kalitesidir. Bünyeleri ferritik kısımlarıiçin BCC, östenitik kısımları için FCC `dir.

5. Çökelme ile Sertleştirilmiş Paslanmaz Çelikler (PH):

“Nemlendirmeyle sertleştirilen paslanmaz çelikler” şeklinde de adlandırılan çökmeyle sertleştirilmiş paslanmaz çelikler, ilk önce krom ve nikel içerip, martensitik ve östenitik niteliklerin içinde, her ikisinin de özelliklerini müsait bir biçimde yapısında birleştiren bir paslanmaz çelik türüdür. Martensitik paslanmaz çelikler bu gibi ısıl işlemle yüksek mukavemet kazanabildikleri bu gibi, östenitik kaliteler benzeri de korozyon dayanımına sahiptirler.

Sertleştirme, bakır, alüminyum, titanyum, niobium ve molibden bu gibi alaşım elementlerinin bir ya da birkaçının ilavesiyle sağlanır. Bu grupta en yaygın şekilde bilinen nitelik 17-4 PH `dır. Bu nitelik bununla birlikte 630 şekilde da tanınır. Adını %17 krom ve %4 nikel içeriğinden sektör bu nitelik, %4 bakır ve %0,3 niobium da içerir.

Paslanmaz Çeliğin Tarihi

Burada 17-4PH kalite 1040 ºC `de çözelti işlemine natürel tutulmuş, havada soğutulmuş ve 4 saat 495 ºC ‘de yaşlanmaya bırakılıp havada soğutulmuş, menevişlenmiş martensitik yapı görülmekte. (100x)

Burada 17-7PH nitelik 1,5 saat 760 ºC `ye ısıtılmış, 15 ºC `ye havada soğutulup, bir buçuk saat ta bekletip, 570 ºC `de 1,5 saat boyunca yaşlanma testine bırakılmış, martensitik matriks dahilindeki krom karbür ve ferrit adacıkları gözükmektedir (1000x).

Çökeltiyle sertleştirilen paslanmaz çeliklerin bir avantajı da, bu materyallerin mekanik olarak çalışılmaya, işlenmeye hazır şekliyle, “işlem görmüş çözelti” şartlarında da temin edilebilmesidir. Mekanik işleme yahut üretim sonrasında, çok aşırı rahatça bir düşük sıcaklık ısıl işlemi uygulanması yoluyla çeliğin mukavemeti istenildiği benzeri artırılabilir. Bu işlem düşük sıcaklıkta yapıldığı için, üretilen yada uygulanılan malzemede sıcaklığa bağlı bozulmalar yahut çarpıklıklar oluşmaz.

çökelmeyle sertleştirilen paslanmaz çelikler 3 alt guruba bölünür: Martensitik PH, yarı-östenitik PH ve östenitik PH.

PH paslanmaz çelik özellikleri, alaşım oranına bağlı kalmakla birlikte östenitik 304 standardı kadar korozyon direncin

e sahip olabilmekte. Tavlanmış şekilde korozyon dayanımı çok aşırı düşüktür. Bu nedenle ısıl işlemden evvela kullanılmamalıdır. Yapıları şeklinde alt guruplarına göre BCT ya da FCC ve ya her ikisi birden bire olabilmektedir.

PASLANMAZ ÇELİĞİN KULLANIM ALANLARI