Paslanmaz Çelikler

Kristalografik yapılarına göre ayrılmış beş paslanmaz çelik türü bulunmaktadır. Her tür mekanik özelliklerine göre farklılık gösterir. Bunun yanında, her tür, özel korozyon şekilleri için ortak bir direnç/duyarlılık gösterme eğilimindedir. Ancak, her türde oldukça geniş bileşim oranına ulaşmak mümkündür. Bu yüzden her bir sınıfta geniş korozyon davranışları aralığına ulaşılabilir[22].

8.2.1. Ferritik paslanmaz çeliklerin korozyonu

Ferritik paslanmaz çelikler klasik korozif ortamlar için iyi özelliklere sahiptirler, klorürlü ortamlara karşı, gerilmeli korozyon çatlamasına karşı, oksitleyici sıvı ortamlarda korozyona karşı, klorürlü ortamlarda oyuklanma ve çatlak korozyonuna karşı oldukça dirençlidirler. Bu çelikler yaklaşık %13’ün üstünde krom içerirler ve 350-540 °C aralığında ilk faz çökelir. Maksimum etki ise 475 °C’de görülür. Çünkü çökeltiler düşük sıcaklık sünekliğini kötü yönde etkilerler, bu da yüksek krom içerikli ferritik paslanmaz çeliklerin kullanım ve uygulamalarında dikkate alınmak zorundadır. Bu çeliklerin yapısı oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıklarda tamamen ferritiktir. (Titanyum ve niyobyum eklenmesi veya çok düşük oranda karbon ve azot içermeleri sonucu). Böyle mikroyapılar kaynak bölgesinde süneklik ve korozyon direnci sağlarlar. Molibden oyuklanma korozyon direncini iyileştirir, silisyum ve alüminyum yüksek sıcaklık oksitlenmesine karşı direnci arttırır. Ferritik paslanmaz çeliklerin genel korozyon dirençleri krom miktarları arttıkça artar ve çözündürme tavlaması uygulanmış %23-28 Cr en iyi korozyon direncini sağlar. Bu gruba örnek 409 ve 439 tipleridir (ASM Handbook, 1988). 409 tipi %12 Cr’lu, düşük maliyetli ve iyi şekillendirilebilirliğe ve kaynak kabiliyetine sahiptir. Oda sıcaklığında sünek- gevrek geçiş sıcaklığı gerekliyse tavsiye edilen kalınlık yaklaşık 3.8 mm olarak sınırlandırılmıştır (Şekil 8.1). Atmosferik korozyon dirençleri fonksiyonel kullanımlar için uygundur.

Şekil 8.1 :Ferritik paslanmaz çelikler için artan numune kalınlığına göre sünek-gevrek geçiş sıcaklığı. Eğriler 409 ve 439 tiplerinden elde edilen veriler içindir[23].

439 tipi %18–20 Cr içerir ve klorürlü gerilmeli korozyon çatlamasına karşı dirençlidir. Genel ve oyuklanma korozyon dirençleri östenitik 304 ve 316 tipleri ile yaklaşık eşdeğerdir. Bu tür, sulu klorürlü ortamlar, tatlı su güç makineleri, ısı transfer uygulamaları ile ve ev ve endüstriyel uygulamalar için uygundur.

Gerilmeli korozyon çatlamasına dirençleri ferritik paslanmaz çeliklerin en önemli avantajlarıdır. Ferritik çeliklerin klorürlü ve aşındırıcı gerilmeli korozyon çatlamasına dirençleri çok iyidir. Nikel ve bakır artıkları bu çeliklerin gerilmeli korozyon dirençlerini azaltır.

Krom azalmasıyla ferritik çeliklerin tanelerarası korozyona duyarlaşması tane sınırlarında krom karbür ve nitrürlerin oluşması nedeniyledir. Karbon ve azotun ferrit içinde düşük çözünürlüğü ve daha yüksek difüzyon hızı sonucu ferritik çeliklerin kaynağında, kaynak bölgesinde ve komşu bölgede hassas alan oluşur. Tanelerarası korozyonu önlemek için karbon oranını azaltmak veya çelik bileşimine titanyum, niyobyum ekleyerek karbon ve azotu bağlamak gereklidir .

Oyuklanma korozyonuna direnç, klor konsantrasyonu ve maruz kaldığı zamana, sıcaklığa ve oksijen içeriğine bağlıdır. Genel olarak, krom içeriğini arttırarak oyuklanmaya direnç arttırılır.

Bu çelikler güçlü oksitleyici ortamlardaki (nitrik asit) korozyona karşı çok iyi dirence sahiptir. Organik asitler içinde ostenitiklere göre tüm ferritikler çok üstündürler, fakat redükleyici ortamlarda ferritik çeliklerin genel korozyon dirençleri ostenitiklerden daha kötüdür.

442 ve 446 tipleri gibi yüksek kromlu ferritik paslanmaz çelikler birçok endüstriyel ortamda oksidasyona ve korozyona karşı mükemmel direnç gösterirler. Yüksek kromlu ferritik çelik %18–30 krom içerirler. Titanyum bu çeliklerde kaynak veya farklı uygulamalar sırasında oluşan tanelerarası krom karbür ve nitrür çökeltilerini engeller. Ferritik yapının ve kontrollü bileşiminin sonucu, bu alaşımlar genel, tanelerarası ve oyuklanma korozyonu ve gerilmeli korozyon çatlamasına karşı iyi direnç gösterirler[23].

8.2.2. Ostenitik paslanmaz çeliklerin korozyonu

Ostenitik paslanmaz çeliklerin korozyonu ayrıntılı olarak Bölüm 9’da incelenecektir.

8.2.3. Martenzitik paslanmaz çeliklerin korozyonu

Düşük krom ve yüksek karbon seviyelerinde yüksek sıcaklıklarda ostenit elde etmek ve sonra, hızlandırılmış soğutmayla, osteniti, tetragonal yapıda olan martenzite çevirmek mümkündür. Karbonlu ve düşük alaşımlı çeliklerde olduğu gibi, bu güçlü ve gevrek martenzitler, yüksek dayanım ve uygun tokluğun yararlı kombinasyonlarını verebilirler. Kromun, ferrit dengeleme karakterinden dolayı toplam krom içeriği ve dolayısıyla korozyon direnci de biraz kısıtlanır. Son yıllarda kullanılan, düşük karbon seviyelerinde, nitrojen, nikel ve molibden eklenmesi, martenzitik paslanmaz çeliklerde, yüksek tokluğa ve korozyon dayanımına ulaşılmasını sağlamaktadır[22].

8.2.4. Dubleks paslanmaz çeliklerin korozyonu

Dubleks paslanmaz çelikler krom-molibden ferritik paslanmaz çelikleri olarak düşünülebilirler ki ostenit ve ferrit dengesinin oda sıcaklığında var olduğu çelikleri üretmek için yeterli miktarda ostenit stabilize edicilerin eklendiği türdür. Bu sınıflar, ferritik paslanmaz çeliklerin yüksek krom ve molibden oranından kaynaklanan mükemmel korozyon dayanımına ve ostenitik paslanmaz çeliklerin faydalı mekanik özelliklerine sahiptirler. Mekanik dayanımları da, fazların tek şekilde bulunan hallerinden (ostenit ya da ferrit) fazladır. İlk nesil dubleks sınıflar, AISI 329 gibi, faz dengesini, nikel ilavesiyle sağlamışlardır. Başlangıçtaki bu dubleks sınıflarının ilk koşullarda üstün özellikleri olmuştur, ancak kaynaktan sonra yeniden meydana gelen iki faz arasındaki krom ve molibden segregasyonu korozyon direncini önemli ölçüde düşürmüştür. İkinci nesil dubleks sınıflarda kullanılan nitrojen katkısı, faz dengesinin daha çabuk yenilenmesini ve krom, molibden segregasyonunun minimum düzeye inmesini sağlamıştır. Yeni dubleks sınıfları, yüksek dayanımı, uygun tokluğu, yüksek korozyon direncini, klorür gerilmeli korozyon çatlaması direncini ve ağır üretim oranlarında iyi üretim ekonomisini sağlamaktadır[22].

8.2.5. Çökelme sertleşmeli paslanmaz çeliklerin korozyonu

Orta derecedeki sıcaklıkta, yaşlandırma işlemi yapılarak sertleştirilebilen krom-nikel sınıflarıdır. Bu sınıflar ostenitik, yarı ostenitik ya da martenzitik kristal yapıda olabilirler. Yarı ostenitikler, yüksek sıcaklıktaki işlemlerle ostenitten martenzite çevrilmiş yapılardır. Bazı sınıflar için bu dönüşüm işleminde soğuk işlem kullanılır. Güçlendirme etkisi, bakır ve alüminyum gibi, yaşlandırma esnasında metallerarası çökelmeler sağlayan elementlerin katkısıyla sağlanır. Çözelti tavlamalı durumunda, sınıflar ostenitik sınıflara benzer özellik gösterirler. Bu yüzden kasti olarak oluşturulurlar. Sertleştirme, fabrikasyondan sonra, kısa bir süre içerisinde 480 ve

620oC arasında (900-1160oF) gerçekleştirilir. Çökelme sertleştirilmeli sınıflar,

kaynak veya çevre tarafından daha yüksek sıcaklığa maruz bırakılmamalıdırlar, çünkü çökeltilerin aşırı yaşlanmasıyla mekanik dayanım kaybolabilir. Çökelme sertleştirilmeli türler genellikle krom-nikel sınıflarına benzer korozyon dayanımına sahiptirler[22].