Paslanmaz çelik, demirin zamanla korozyona uğraması, ahşabın deforme olması sonucunda geliştirilmiş bir alaşım olarak her an önemini koruyor. Birçok farklı çeşidi olan paslanmaz çelik farklı alanlarda kullanılıyor. Mutfak araç-gereçlerinden ameliyat bıçaklarına, su tanklarından petrokimya ürünlerine kadar geniş bir kullanım alanı bulunmaktadır.
Demirin korozyona uğramasını önlemek adına Antik Çağlardan beri önlemler alınmaya çalışılmış, yeni alaşımlar üretilme çalışmaları yürütülmüştür. 4. yüzyılda Hindistan'ın Delhi şehrinde Gupta Kralı I. Kumuragupta tarafından yaptırılan 7 metre yüksekliğindeki demir sütunda demir-fosfor karışımı kullanılmıştır. 19. yüzyılda metalürjide çalışmalar hızlanmış, düşük krom, yüksek karbon alaşımları denenmeye başlanmıştır. Bunun ilk temsilcisi 1821 yılında demir-krom alaşımı kullanan Fransız metalurjist Pierre Berthier olmuştur.
Geçmişten günümüze kadar demir, inşaat sektörü başta olmak üzere birçok alanda kullanılmıştır. Demirin korozyon dayanımı düşük olduğundan, korozyon direnci yüksek alaşımlar arayışı başlamıştır. 17. yüzyılda etkili metotlar kullanılarak demir ve karbon karışımından çelik üretilmeye başlanmıştır. Demire %0,2-2,1 arasında değişen oranlarda karbon eklenerek çelik alaşımı ortaya çıkarılıyor.
Demire karşı daha sert ve güçlü özelliklere sahip olan çelik de zamanla korozyona uğradığından korozyona karşı paslanmayan ve dirençli çelik üretme arayışları başlamıştır. Metalürjide çeliğe belirli oranda krom eklenmesiyle paslanmaz çelik nedir sorusunun yanıtı ortaya çıkmış olmaktadır. Çeliğe minimum %10,5-11 arasında krom eklenmesiyle ortaya çıkan yeni alaşıma paslanmaz çelik denilmektedir.
Çeliğin içindeki krom, çelik oksijenle temas ettiğinde krom-oksit olarak adlandırılan ince bir film tabakası oluşturuyor. Böylece sıradan çelik malzemeler, gerçek paslanmaz çelik özellikleri kazanmış oluyorlar.
Çeliğin dayanımını artırmak için sadece krom elementi eklenmiyor. Çeliğe eklenen birçok farklı element, çeliğin korozyon dayanımının artmasını veya azalmasını sağlıyor. Çelik-krom-nikel alaşımı paslanmaya karşı daha dirençli hale gelmesini sağlıyor. Bu karışıma molibden elementi eklendiğinde paslanmaz özelliği maksimum seviyeye çıkarılmış oluyor. Çelik-karbon bileşimine kükürt veya karbon gibi elementler eklendiğinde ve oranları yükseltildiğinde paslanmaz çeliğin korozyon dayanımı düşürülmüş oluyor.
Paslanmaz çelikler kullanım alanına göre farklı özelliklerde üretilmektedir. Çeliğin içerisine; krom, karbon, nikel, titanyum, molibden, bakır, azot, alüminyum gibi elementler belirli oranlarda eklenerek korozyona karşı dayanıklı olması sağlanıyor. Genel olarak paslanmaz çeliğin özellikleri şunlardır;
Paslanmaz çeliğe farklı elementler eklenerek, farklı özelliklerde alaşımlar elde ediliyor. Elde edilen her alaşımın kendine özgü özellikleri ve kullanıma alanı bulunuyor. Kullanım alanına göre paslanmaz çelik türleri nelerdir sorusuna karşın; ferritik, martenzitik, ostenitik, dubleks (ferritik-ostenitik), çökeltme sertleşmesi uygulanabilen alaşımlar olmak üzere paslanmaz malzeme çeşitleri 5 ana gruba ayrılıyorlar.
Düşük karbonlu, %12-18 arasında krom içeriyorlar. Korozyona karşı orta derecede dirençlidirler. Isıl işleme tabi değildirler. Sadece tavlama yöntemiyle kullanılırlar. Kaynak edilebilme özellikleri düşüktür, kolay şekil verilemezler. Mutfak gereçleri, dekoratif uygulamalar, sıcak su tankları, oto şasi parçaları, egzoz elemanları kullanım alanlarıdır.
Karbon miktarı % 0,1 den fazla olan çelik 950-1050°C yüksek sıcaklık değerindeyken su verildiğinde martenzitik yapıya dönüşüyor. Martenzitik paslanmaz çelikler mukavemeti ve sertlikleri yüksek olsa da kırılganlıkları yüksektir. Ürün tipine göre tavlanmış veya ıslah edilmiş olarak piyasaya sunuluyorlar.
Orta derece korozyona karşı dayanıklıdırlar. Isıl işlem uygulanabiliyor. Manyetik özelliğe sahiptirler. Kaynak edilebilme özellikleri düşüktür. B›çaklar, ameliyat aletleri, miller, pimler kullanım alanlarıdır.
Paslanmaz çeliğin içerisine nikel katıldığında elde ediliyorlar. Oda sıcaklığında bile östenitik iç yapıya sahip olabiliyorlar. Bu çeliklerin temel bileşimi %18 krom, %8 nikeldir. Biçimlendirme, mekanik özellikler, korozyon dayanımı bakımından çok uygun kombinasyon sunarlar. Süneklikleri, toklukları, biçimlendirme özellikleri düşük sıcaklıklarda bile üst seviyededir. Manyetik özelliğe sahip değildirler. Mekanik dayanımları soğuk şekillendirmeyle artırılmaktadır.
Paslanmaz çelik üretimi içinde östenitik paslanmaz çelikler payı %70'dir. 300 serisi ürünler bu türe girmektedir. Piyasada en çok tutulan ve tercih edilen 304 kalite paslanmaz çelik olmaktadır. 304 kalite paslanmaz çeliğin düşük sıcaklıklarda mekanik özellikleri mükemmeldir. Makine ve imalat sanayi, asansör, mutfak gereçleri ve evyeleri , bina dış cephe kaplama, mimari uygulamalar, gıda işleme ekipmanları, , kimya tesisleri ve ekipmanları, bilgisayar klavye yayları genel kullanım alanlarındandır.
Bu dubleks alaşım her iki türün de ortak özelliğini yansıtmaktadır. Hem yüksek direnç, sertlik hem de tokluk özelliklerini birden sağlamaktadır. Yüksek oranda krom (%18-28), orta miktarda nikel (%4,5-8) içerirler. Nikel miktarı azami %8'dir. Bu tür çeliklerin içerisinde ayrıca %2,5-4 arasında molibden kullanılmaktadır. Profesyonel kaynak yapılmasına imkan vermektedir. Kimyasal aparat imalatı, arıtma tesisleri, deniz veya off-shore teknolojisi kullanım alanına girmektedir.
Bu tür çeliklerin iç yapıları ostenitik, yarı ostenitik veya martenizik olabilmektedir. Çökelme olayını gerçekleştirmek için bazen soğuk şekil verilebiliyor. Bu oluşum için alüminyum, titanyum, niyobyum ve bakır elementleriyle alaşımlama yapılıyor. Bu sayede bu tür çeliklerin dirençleri 1700 MP'a kadar çıkabiliyor. Piyasada çözme tavı görmüş ve yumuşak halde satılıyorlar. Genel kullanım alanları pompa ve vana şaftlarıdır.
Ferritik, martenzitik, çökelme sertleşmesi (yaşlandırma) uygulanabilir paslanmaz çelikler manyetiktirler. Östenitik paslanmaz çelikler manyetik değildir. Bazı durumlarda östenitik paslanmaz çeliğe soğuk şekil verilmektedir. Bu durumda manyetik özellik kazanmaktadır. Dubleks paslanmaz çelikler hem manyetik hem de manyetik olmama özelliğine sahiptirler.
Bileşiminde bulunan nikelin oranına bağlı olan paslanmaz çeliklerin manyetik özellikleri nikelin artırılması manyetiklik özelliğini azaltacaktır.
Paslanmaz çeliğin manyetik özelliğini etkileyen bir diğer etmen de ısıdır. Paslanmaz çeliğin ısıya maruz kalması atomları harekete geçirecek ve çeliğin manyetik özelliğinde değişmeler olacaktır.
Paslanmaz çelikler, demire göre aside karşı daha dayanıklı olsalar da bu durum asitlerin tipi, konsantrasyonu, çeliğin tipi, ortam sıcaklığı ve basınca göre değişmektedir. Bu durumda akla paslanmaz çeliklerde asit dayanımı nedir sorusu gelebilir. Bunu örnekle açıklayacak olursak; 904 kalite çelik ürünler oda sıcaklığında yüksek konsantrasyondaki sülfürik asitlere karşı dayanıklıdırlar. 304 kalite olanlar ise düşük konstantrasyonlara dahi dayanamazlar. 304L ve 430 kalite olanlar nitrik aside karşı dayanıklıdırlar.
Bütün paslanmaz çelikler hidroklorik aside karşı dayanaklıkları düşüktür. Buna rağmen hidroklorik asit %1-2 seviyelerinde seyreltilmişse paslanmaz çelik malzemeler kullanılabilmektedir. Bu malzemeler de uzun ömürlü olmayıp, zamanla aşınacak ve eriyecektir. Hidroklorik asit %2'nin üzerine çıktığı durumlarda paslanmaz çelik kullanımı tavsiye edilmemektedir. 316Ti kalite malzeme, %1-2 oranında hidroklorik aside karşı en iyi direnç gösteren paslanmaz çelik malzemelerinden birisidir. Fakat bu malzemenin de mukavemet süresi azami 2 yıldır. Bu malzemeler de ortalama 1-2 yıl içinde %1-2 oranında seyreltilmiş hidroklorik içerisinde eriyip gitmektedir.