Paslanmaz çelikler 'paslanmaz'dır, yani çeliğin yüzeyinde pasif bir film oluşturduğu %12'den fazla miktarlarda krom bulunması nedeniyle korozyona dayanıklıdır. Bu paslanmaz çeliklerin genellikle akla ilk gelen 'paslanmaz çelikler' olmadığını unutmayın; Tip 304 veya Tip 316 kalitelerinin %18 Cr/%8 Ni östenitik paslanmaz çelikleri; ancak farklı mekanik ve korozyona dayanıklı özelliklere sahip iki ayrı alaşım grubu.
Ferritik paslanmaz çelikler %27'ye kadar krom içerir ve iyi korozyon/oksidasyon direncinin gerekli olduğu ancak servis yüklerinin aşırı olmadığı uygulamalarda kullanılır, örn. baca gazı kanalları, araç egzozları, karayolu ve demiryolu araçları.
Martensitik kaliteler, %18'e kadar krom içerir ve ferritik kalitelerden daha iyi kaynaklanabilirlik ve daha yüksek dayanımlara sahiptir. Genellikle sürünme hizmetinde ve iyi erozyon ve korozyon direncine sahip oldukları petrol ve gaz endüstrilerinde bulunurlar.
Şimdi biraz metalurji için! Krom, çelikte ferrit oluşumunu destekleyen bir alaşım elementidir; ferritik paslanmaz çelikler söz konusu olduğunda, bu ferrit delta-ferrit olarak bilinen yüksek sıcaklık formudur. Bu nedenle, düşük alaşımlı çeliklerin aksine, bu çelik türü, erime noktasından oda sıcaklığına kadar soğurken hiçbir faz değişikliğine uğramaz; bu nedenle ısıl işlemle sertleştirilemezler ve bunun kaynaklı bağlantıların özelliklerine ilişkin etkileri vardır.
Bununla birlikte, karbon ve nitrojen, östenit oluşumunu destekleyen iki elementtir, bu nedenle karbon ve/veya nitrojen yüzdesi arttıkça, ferritik çelik, tekrar ferrite dönüşmeden önce tamamen veya kısmen östenite dönüşecek şekilde tasarlanabilir. Bu faz değişiklikleri dizisi, düşük alaşımlı çeliktekilere benzerdir ve çeliğin martensit - martensitik paslanmaz çelikler üreterek sertleştirilmesini sağlar.
Ferritik çeliklerde bir takım kaynak problemleri vardır. Sertleşebilir olarak kabul edilmemelerine rağmen, küçük miktarlarda martensit oluşabilir ve bu da süneklik kaybına neden olur. Ek olarak, çelik yeterince yüksek bir sıcaklığa ısıtılırsa, çok hızlı tane büyümesi meydana gelebilir ve bu da süneklik ve tokluk kaybına neden olur.
Önerilen Makale: Çelik malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için
paslanmaz çelik sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
Ferritik çelikler sadece küçük miktarlarda karbon içermesine rağmen, hızlı soğutmada tane sınırlarında karbür çökeltisi çeliği "hassaslaştırabilir" ve onu kristaller arası korozyona karşı hassas hale getirebilir. Bu bir kaynakla ilişkilendirildiğinde, genellikle kaynak çürümesi olarak bilinir. Ancak son yıllarda ekstra düşük karbon, titanyum veya niyobyum içeren kalitelerdeki gelişmeler bu durumu iyileştirmiştir.
Ferritik paslanmaz çelikler genellikle ince kesitlerde kaynaklanır. Çoğu, herhangi bir tokluk kaybının daha az önemli olduğu yerlerde kalınlık olarak 6 mm'den azdır. Tane büyümesini en aza indirmek için bu çeliklerle ısı girdisini sınırlamak iyi bir uygulama olarak görülse de yaygın ark kaynağı işlemlerinin çoğu kullanılır (1kj/mm ısı girdisi ve maksimum 100-120°C arası geçiş sıcaklığı önerilir), yüksek biriktirme hızı süreçleri tavsiye edilmez. Ön ısıtma gerekli değildir, ancak tane büyümesi ve kaynak kısıtlamasının bağlantının çatlamasına neden olabileceği 10 mm kalınlığındaki bölümlerin kaynaklanmasında yardımcı olabilir.
Ferritik çelikler için kaynak sarf malzemeleri genellikle östenitik tiptedir; 309L tipi (düşük karbon sınıfı) en yaygın kullanılanıdır. Bu, meydana gelen herhangi bir seyreltmenin düşük süneklikli östenitik/ferritik/martensitik kaynak metali mikro yapısıyla sonuçlanmamasını sağlamak içindir. Bununla birlikte, seyreltmeyi kontrol etmeye özen gösterilmesi koşuluyla, tip 308 ve 316 kullanılabilir. Nikel bazlı sarf malzemeleri de kullanılabilir ve bu, bileşenin termal olarak çevrildiği durumlarda daha iyi hizmet performansı sağlar. Genellikle araç egzoz sistemlerinde kullanılan Kalite 409 çeliğin kaynağı için uygun bir dolgu metali mevcuttur.
Kaynak sonrası ısıl işlem (PWHT) yaklaşık 620°C'de nadiren gerçekleştirilir, ancak artık gerilimde bir azalma daha iyi bir yorulma performansı sağlar: nikel bazlı dolgu maddeleri bu bağlamda Cr/Ni östenitik sarf malzemelerinden daha iyi bir seçimdir.
Martensitik kaliteler, daha zorlu ortamlarda kullanılır ve adından da anlaşılacağı gibi, ferritik çeliklerden daha fazla sorun yaratır. Birkaç istisna dışında hem daha yüksek karbonlu (>%0,1) hem de düşük karbonlu (<%0,1) versiyonlar, kaynak çatlama problemlerini önlemek ve yeterince sağlam ve sünek bir bağlantı sağlamak için ön ısıtma ve PWHT gerektirir.
Çoğu kalite için uygun kaynak sarf malzemeleri mevcuttur, böylece korozyon direnci ve mekanik özellikler ana metalinkilerle eşleştirilebilir. Hidrojen kaynaklı çatlama riskini azaltmak için düşük hidrojen kaynak işlemleri gereklidir ve 200 ila 300°C ön ısıtma sıcaklıkları önerilir. Eklemin oda sıcaklığına soğumasını sağlayarak tamamen temperlenmemiş martensite dönüştürülmüş bir kaynak aşırı derecede kırılgan olabilir ve gevrek bozulmayı önlemek için kullanımda büyük özen gösterilmesi gerekir. Ek olarak, bu tür bağlantılar, normal bir imalat atölyesi ortamında bile gerilim korozyonu çatlamasına karşı hassastır. Bu nedenle, kaynağın tamamlanmasından sonra mümkün olan en kısa sürede PWHT'ye tavsiye edilir.
Geleneksel bir ısıl işlem döngüsü, kaynağın ve HAZ'ın martensite tam dönüşümünü sağlamak için eklemi 100°C'nin altına soğutmak, sıcaklık değişikliklerinden kaynaklanan stresleri en aza indirmek için yakından kontrollü ısıtma, bir ila dört saat boyunca yaklaşık 700°C'de PWHT ve ortama kontrollü soğutma.
Ön ısıtma sıcaklığından, diyelim ki dört saat boyunca 350°C'den bir hidrojen salma işleminin, soğuk çatlama riskini azaltması pek olası değildir. Çeliğin, martensite tam dönüşümün gerçekleşmesi için yeterince düşük bir sıcaklığa soğumasına izin verilmezse, hidrojen salma işlemi sırasında ostenit mevcut olacaktır.
Bu östenit hidrojeni tutacaktır ve bağlantı ortama soğutulduğunda martensite dönüştüğünde çatlaklar oluşturabilir. Soğuk çatlama gerçek bir sorunsa, iyi hidrojen kontrolü olsa bile, PWHT'nin doğrudan ön ısıtma sıcaklığından, ortama soğutulması ve PWHT'nin ilk döngüsünün ardından oluşan herhangi bir martenziti temperlemek için PWHT'nin tekrarlanması gerekebilir.
Martensitik paslanmaz çeliklerin çoğu için ana metal bileşimine uyan kaynak sarf malzemeleri mevcuttur ve kaynakta ferrit oluşmamasını sağlamak için genellikle küçük nikel ilaveleri vardır. Nikel, martenzitin östenite dönüştüğü sıcaklığı düşürür, bu nedenle bu tür dolgu metalleri için PWHT sıcaklığının yaklaşık 750°C'yi aşmasına izin verilmemesi önemlidir, aksi takdirde ürün ortama soğudukça kaynakta tavlanmamış martensit oluşacaktır.
Geleneksel olarak, farklı metal bağlantıların kaynağında dolgu metali, düşük alaşımlı çeliğin bileşimine uyacak şekilde seçilir. Deneyimler bunun soğuk çatlama sorunlarına neden olabileceğini göstermiştir, bu nedenle martensitik çeliğe uygun dolgu metalleri kullanılmalıdır. Bir alternatif, örneğin 309 tipi östenitik paslanmaz çelik dolgu maddeleri ile kaynak yapmaktır, ancak bu durumda kaynak, ferritik çeliğin çekme mukavemetine uymayabilir ve bu, kaynağın tasarımında kabul edilmelidir. Nikel bazlı alaşımlar da kullanılabilir; örneğin alaşım 625, yaklaşık 450MPa'lık %0.2'lik bir kanıt gücüne sahiptir; ve termal genleşme katsayısı üzerinde daha iyi bir eşleşme sağlayacaktır.
Bu tür çeliklerin metalurjisi karmaşıktır ve zorlu ve güvenlikle ilgili ortamlarda sıklıkla kullanılırlar. Bunun gibi bir makale yalnızca kısmi bir resim verebilir, bu nedenle imalatlarıyla ilgili herhangi bir şüphe varsa, uygun uzmanlardan tavsiye alınması önerilir.
