Metalürjide paslanmaz çelik, ağırlıkça en az %10,5 krom içeren demir esaslı bir alaşım olarak tanımlanır. Çeliği paslanmaya karşı koruyan temel bileşen kromdur. Malzeme adını, diğer çelikler gibi kolayca lekelenmemesinden, korozyona uğramamasından ve paslanmamasından alır.
Alaşım tipi ve kalitesi belirtilmeden, özellikle havacılık sektöründe korozyona dayanıklı çelik olarak da anılır. Bugün, kullanıldıkları zorlu çevre koşullarında ürünün ömrü boyunca sorunsuz çalışan çok sayıda kalitede ve yüzey özelliğinde paslanmaz çelik kolayca temin edilebilmektedir. Çatal bıçaktan saate kadar günlük yaşamın hemen her alanında paslanmaz çelik ürünlerle karşılaşırız.
Paslanmaz çelik, doğal ve insan yapımı pek çok ortamda korozyona ve oksidasyona karşı yüksek direnç gösterir. Ancak her uygulama için doğru tip ve kalitenin seçilmesi büyük önem taşır. Kalite seçimi, malzemenin tasarım aşamasında maruz kalacağı tüm olası çalışma koşullarının ayrıntılı biçimde analiz edilip tanımlanmasıyla başlar.
Oda sıcaklığında ve atmosfer koşullarında iyi bir oksidasyon direnci ağırlıkça yaklaşık %13 krom ile sağlanır; çok ağır koşullar için krom oranı %30 düzeyine kadar çıkarılabilir. Paslanmaz çelikteki krom, havadaki oksijenle temas ettiğinde yüzeyde hemen krom oksit (Cr2O3) esaslı bir pasif tabaka oluşturur. Gözle görülemeyecek kadar ince olan bu tabaka, su ve gazların alttaki metale ulaşmasını engelleyerek çeliği korur. Tabaka herhangi bir nedenle çizilir veya zarar görürse, oksijen bulunan ortamda kısa sürede kendini yeniler. Bu olaya pasivasyon denir; titanyum gibi bazı başka metallerde de görülür.
Daha düşük oranlarda kullanılan molibden ve vanadyum gibi, nikel de pasif tabakanın kararlılığına katkı sağlar.
Korozyona ve lekelenmeye karşı direnci, düşük bakım ihtiyacı, uzun ömrü ve buna bağlı düşük yaşam döngüsü maliyeti ile estetik görünümü, paslanmaz çeliği pek çok ticari uygulamada vazgeçilmez kılar. Toplamda 150 üzerinde paslanmaz çelik kalitesi bulunsa da piyasada yaygın olarak kullanılan ve iyi bilinen kalite sayısı 15 civarındadır.
Paslanmaz çelikler; yassı ürün, levha, çubuk, tel, boru ve profil gibi formlarda sıcak ve soğuk haddeleme yöntemleriyle, karmaşık parçalar ise döküm yoluyla üretilir. Gıda sanayisi, tıp ve cerrahi aletler, endüstriyel ekipmanlar, otomotiv, beyaz eşya, binalar ve yapı elemanları başlıca kullanım alanlarıdır. Günlük yaşamda yanımızdan ayırmadığımız mücevher ve saatlerde de paslanmaz çelik kullanılır; bu alanda en yaygın kalite 316L’dir. Paslanmaz çelik gümüş gibi zamanla oksitlenip kararmaz. Ayrıca yoğunluğu gümüşe göre belirgin biçimde düşüktür (yaklaşık 7,9 g/cm³’e karşı 10,5 g/cm³), bu da tasarımcılara kolaylık sağlar.
Paslanmaz çelik %100 geri dönüştürülebilir. Üretilen paslanmaz çeliğin yaklaşık %60’ı, ömrünü tamamlamış ürünlerden ve üretim hurdalarından geri kazanılan malzemeden elde edilir.
Alaşım elementleri paslanmaz çeliğin yapısını ve özelliklerini belirler. Örneğin nikel ilavesi demirin östenitik mikroyapısını kararlı hale getirir; bu yapı çeliği tavlı halde manyetik olmayan ve düşük sıcaklıklarda daha az kırılgan bir malzemeye dönüştürür. Mangan da birçok kalitede farklı oranlarda bulunur ve nikelin sağladığı östenitik yapının daha düşük maliyetle korunmasına yardımcı olur. Martensitik kalitelerde ise daha yüksek sertlik ve mukavemet için karbon oranı artırılır; ısıl işlemden sonra bu çelikler jilet, bıçak ve kesici uçlar gibi ürünlerde kullanılır.
Paslanmaz çelikler kristal mikroyapılarına göre beş grupta sınıflandırılır:
300 serisi östenitik paslanmaz çelikler, dünya toplam paslanmaz çelik üretiminin yaklaşık %60’ını oluşturur. En fazla %0,15 karbon, en az %16 krom ve östenitik yapıyı çok düşük sıcaklıklardan ergime sıcaklığına kadar kararlı kılacak miktarda nikel ve/veya mangan içerirler.
En bilinen türü, %18 krom ve %8 nikel içeren ve 18/8 olarak da anılan AISI 304 kalitedir. AL-6XN ve 254 SMO gibi süperöstenitik paslanmaz çelikler, yüksek molibden (%6 ve üzeri) ve azot ilaveleri sayesinde klorür kaynaklı oyuklanma (pitting) ve aralık korozyonuna, yüksek nikel içerikleri sayesinde de gerilmeli korozyon çatlamasına karşı çok yüksek direnç gösterir.
Süperöstenitik kalitelerin yüksek alaşım içeriği maliyetlerini de önemli ölçüde artırır. Bu nedenle, birebir aynı olmasa da benzer bir performansın ferritik veya dubleks paslanmaz çeliklerle daha düşük maliyetle elde edilebileceği unutulmamalıdır. En yaygın östenitik kaliteler AISI 304 ve AISI 316’dır.
Östenitik paslanmaz çelikler tavlı halde manyetik değildir; soğuk şekillendirilen 304 hafif manyetiklik kazanabilir. Isıl işlemle sertleştirilemezler, yalnızca soğuk şekillendirmeyle sertleşirler. Süneklikleri yüksektir; korozyon dayanımları, şekillendirilebilirlikleri ve kaynak kabiliyetleri çok iyidir. Talaşlı işlemede pekleşme eğilimleri nedeniyle uygun takım ve kesme parametreleri gerekir. Kristal yapıları YMK (FCC) şeklindedir.
Ferritik paslanmaz çelikler genellikle nikel içermeyen; %10,5 ile %30 arasında krom ile molibden, titanyum ve vanadyum gibi karbür yapıcı ve ferritik yapıyı kararlı kılan alaşım elementleri içeren bir paslanmaz çelik grubudur.
İyi bir genel korozyon dayanımına sahiptirler ve klorürlü ortamlarda gerilmeli korozyon çatlamasına karşı östenitik kalitelerden daha dirençlidirler. Mekanik ve fiziksel özellikleri karbon çeliklerine yakındır; östenitiklerin aksine manyetiktirler, ısıl işlemle sertleştirilemezler ve kolayca soğuk şekillendirilebilirler. Bu çeliklere uygulanabilen tek ısıl işlem tavlamadır.
Alaşım elementlerinde, özellikle nikelde yaşanan fiyat artışları ferritiklerin geliştirilmesini hızlandırmış; bazı uygulamalarda östenitik kalitelere yakın korozyon dayanımı sunan, geniş kullanım alanına sahip ve daha düşük maliyetli yeni ferritik kaliteler geliştirilmiştir.
Mikroyapılarında genellikle yaklaşık eşit oranlarda ferrit ve östenit bulunan bu çeliklerin korozyon performansı, alaşım içeriklerine göre farklılık gösterir.
Dubleks paslanmaz çelikler, östenitik kalitelere göre daha yüksek mukavemetin yanı sıra bölgesel korozyona, özellikle oyuklanma, aralık korozyonu ve gerilmeli korozyon çatlamasına karşı da daha iyi dayanım gösterir. Bu özelliklerini %19–28 arasındaki yüksek krom, %5’e kadar molibden ve östenitiklere göre daha düşük nikel içeriklerine borçludurlar.
Dubleks çeliklerin en önemli kısıtı kullanım sıcaklığıdır. Yaklaşık 280–300 °C’nin üzerinde uzun süre çalıştırıldıklarında ferrit fazında 475 °C gevrekliği adı verilen sertleşme ve kırılganlaşma görülür. Düşük sıcaklıklarda ise ferrit fazı nedeniyle tokluk belirgin biçimde azalır; bu nedenle kullanım genellikle yaklaşık −50 °C’ye kadar sınırlandırılır. En yaygın dubleks kalite 2205’tir. Kristal yapıları ferritik kısımlarda HMK (BCC), östenitik kısımlarda YMK (FCC) şeklindedir.
Martensitik paslanmaz çelikler bileşim olarak ferritik kalitelere benzer; ancak içerdikleri daha yüksek karbon sayesinde karbon çelikleri gibi ısıl işlemle sertleştirilip mukavemetleri artırılabilir. Temel alaşım elementleri %12–15 krom, %1’e kadar molibden ve %0,1–1,2 karbondur. Birkaç kalite dışında nikel içermezler.
Martensitik paslanmaz çelikler manyetiktir. Karbon oranı arttıkça sertleştirilebilirlikleri ve mukavemetleri artar, toklukları ve süneklikleri azalır. Karbon oranına ve diğer alaşım elementlerine bağlı olarak ısıl işlemle 60 HRC’ye kadar sertleştirilebilirler. En uygun korozyon dayanımına, sertleştirme sonrasında uygulanan menevişleme (temperleme) işlemiyle ulaşılır.
Korozyon dayanımları ferritik ve östenitik kalitelere göre daha düşüktür. Şekillendirilebilirlik ve kaynak kabiliyetleri sınırlıdır; talaşlı işlenebilirlik açısından en iyi sonuç, otomat çeliği olarak geliştirilen 416 gibi kalitelerle alınır. Alaşım elementlerine ve oranlarına bağlı olarak yapılarında az miktarda kalıntı östenit bulunabilir.
Martensitik çelikler, mukavemetin ve mekanik aşınma direncinin korozyon direnciyle birlikte istendiği uygulamalarda başarıyla kullanılır; takım çeliği olarak da tercih edilirler. Kristal yapıları HMT (BCT) şeklindedir.
Yaşlandırmayla sertleştirilen paslanmaz çelikler olarak da adlandırılan çökelmeyle sertleştirilmiş paslanmaz çelikler, temelde krom ve nikel içerir ve martensitik ile östenitik kalitelerin özelliklerini bir arada sunar.
Martensitik paslanmaz çelikler gibi ısıl işlemle yüksek mukavemet kazanabilir, östenitik kaliteler gibi de iyi korozyon dayanımı gösterirler. Sertleşme, bakır, alüminyum, titanyum, niyobyum ve molibden gibi elementlerden bir veya birkaçının ilavesiyle sağlanır. Bu gruptaki en yaygın kalite, 630 olarak da bilinen 17-4 PH’dir. Adını yaklaşık %17 krom ve %4 nikel içeriğinden alan bu kalite, ayrıca yaklaşık %4 bakır ve %0,3 niyobyum içerir.
PH çeliklerin bir avantajı, talaşlı işlemeye hazır solüsyon tavlı (Condition A) halde temin edilebilmeleridir. İşleme veya imalat sonrasında uygulanan görece düşük sıcaklıktaki yaşlandırma ısıl işlemiyle mukavemet istenen düzeye çıkarılabilir. İşlem düşük sıcaklıkta yapıldığı için parçada ısıl çarpılma oluşmaz.
Çökelmeyle sertleştirilen paslanmaz çelikler üç alt gruba ayrılır: martensitik PH, yarı östenitik PH ve östenitik PH. Alaşım oranına bağlı olarak AISI 304 kalitesine yakın korozyon dayanımı gösterebilirler. Solüsyon tavlı halde gerilmeli korozyon çatlamasına duyarlı olabildiklerinden genellikle yaşlandırma ısıl işlemi yapılmadan kullanılmazlar. Kristal yapıları alt gruba göre HMT (BCT), YMK (FCC) veya ikisinin birlikte bulunduğu yapı olabilir.
Reaktör, tank ve karıştırıcı gibi proses ekipmanlarında malzeme seçimi; ürünün kimyasal yapısına, klorür içeriğine, çalışma sıcaklığına ve temizlik koşullarına göre yapılır. Makfen, Dilovası tesisinde paslanmaz çelik proses ekipmanlarını AISI 304/304L, AISI 316/316L ve gerektiğinde dubleks paslanmaz çelik kullanarak imal eder; kalite seçimi her projede çalışma koşulları değerlendirilerek belirlenir.
Paylaş :
HAKKIMIZDA
Makfen, 2009 yılında İstanbul’da kurulan bir proses ekipmanı üreticisi ve mühendislik firmasıdır. Kimya, ilaç, gıda, kozmetik ve petrokimya sanayileri için reaktör, tank, mikser, blender, silo ve ısı eşanjörü gibi ekipmanları tasarlıyor… Devamını oku
Sitemizde, sitenin çalışması için zorunlu çerezler kullanıyoruz. İzin verirseniz ziyaretleri ölçmek için analitik ve reklam çerezlerini (Google Analytics, Google Ads) de kullanırız. Tercihinizi istediğiniz zaman değiştirebilirsiniz. Çerez Politikası · KVKK Aydınlatma Metni
