Kimyasal bileşimin bir çeliğin metalürjik yapısı, mekanik özellikleri, fiziksel özellikleri ve korozyon direnci üzerinde büyük etkisi vardır. Hem kasıtlı alaşım elementleri hem de çelik üretim prosesi tarafından istenmeden sokulan alaşım elementleri bu özellikleri etkiler.
Karbon ve azot dışındaki alaşım elementleri, örneğin krom ve nikel, ikame sahalarındaki kristal kafese dahil edilir. Yani, östenitik kafesin köşelerinde ve yüz merkezlerinde demir yerine kullanılırlar. Karbon ve azot, küçük boyutlarından dolayı, kafes atomları arasındaki açık alanlara (geçiş yerleri) yerleşirler. Bunu yaparken, kafes içinde büyük suşlar oluştururlar ve güçlü sertleştirme elemanları da öyle.
Alaşım elementleri çeliğin özelliklerini bazen faydalı, bazen zararlı olmak üzere farklı şekillerde etkiler. Belirli bir çelik bileşiminin seçilmesi genellikle tasarımcı veya malzeme mühendisinin, bir diğerinin faydasını en üst düzeye çıkarmak için bir mülkün bir ölçüsünü feda etmesini gerektirir. Aşağıdaki bölümler östenitik paslanmaz çeliklerdeki önemli alaşım elementlerinin işlevini açıklamaktadır.
Önerilen Makale: Çelik malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için
paslanmaz çelik çeşitleri sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
Krom (Cr)
Krom, paslanmaz çelikleri “paslanmaz” yapan alaşım elementidir. Bu özellikten sorumlu benzersiz yüzey pasif filmi üretmek için en az% 10.5 Cr gereklidir. Pasif film, agresif suları, birçok asidi ve hatta yüksek derecede oksitleyici yüksek sıcaklık gazlarını içeren ortamlarda paslanmaz çeliğin korunmasında etkilidir. Krom,% 10.5 eşik seviyesinin üzerine çıktığında korozyon direnci çok çeşitli ortamlarda iyileşir. Bu nedenle, birçok kalitenin bu miktarın üzerinde krom seviyeleri vardır. Örnekler,% 18 Cr ile Tip 304 kalite ve% 20-28 Cr ile HPASS'dir.
Nikel (Ni)
Nikel'in ana amacı östenit oluşturmak ve stabilize etmektir. % 8 Ni olmasa, Tip 304 östenitik paslanmaz çelik olmaz ve östenitin istenen mekanik özelliklerini göstermezdi. Bunun yerine, mukavemet ve tokluk bakımından ciddi sınırlamaları olan ferritik bir paslanmaz çelik olacaktır. Çeliğe daha fazla krom veya diğer ferrit oluşturucu elemanlar eklendiğinden, östenitik yapıyı korumak için daha fazla nikele ihtiyaç vardır. Yüksek krom ve molibden içeren HPASS, östenitik yapıyı korumak için% 20 veya daha fazla nikel içeriğine ihtiyaç duyar. Nikel ayrıca bazı indirgeyici asitlerde korozyon davranışını iyileştirir ve yaklaşık% 20'nin üzerindeki seviyelerde stres korozyon direncini arttırır. Ayrıca soğuk deformasyon sırasında iş sertleşmesi oranını azaltır, bu nedenle genellikle derin çekme, spin oluşturma ve soğuk yönlendirme için tasarlanmış alaşımlarda bulunur.
Molibden (Mo)
Molibden, klorür içeren ortamlarda oyuklaşma ve çatlak korozyonuna karşı direnci arttırır. Bu ortamlardaki performansı artırmak için krom ve azot ile sinerjik olarak çalışır. Bu sinerjistik etki, HPASS'ta çok yüksek oyuklaşma ve çatlak korozyon performansı üretir. Molibden ayrıca hidroklorik asit ve seyreltik sülfürik asit gibi ortamların azaltılmasında korozyon direncini arttırır. Östenitik paslanmaz çeliklere minimum molibden ilavesi, Tip 316'da olduğu gibi yaklaşık% 2'dir. En yüksek alaşımlı HPASS çelikleri% 7,5'e kadar Mo içerir.
Molibden, faz dengesini etkileyen ferrit oluşumunu teşvik eder. Birkaç zararlı ikincil fazın oluşumuna katılır ve yüksek sıcaklık oksidasyon direncini olumsuz yönde etkileyen kararsız bir yüksek sıcaklık oksit oluşturur. Bu faktörler, molibden içeren paslanmaz çeliklerin kullanımında da dikkate alınmalıdır.
Karbon (C)
Karbon östeniti güçlendirir, bu nedenle yüksek sıcaklıkta çalışan kazan boruları gibi uygulamalarda kullanılan paslanmaz çeliklerde kullanışlı bir alaşım elementidir. Karbonun başka yararlı bir işlevi yoktur ve daha önce belirtildiği gibi belirli koşullar altında korozyon direncine zarar verebilir. Çoğu östenitik paslanmaz çeliklerin karbon içeriği genellikle en düşük pratik seviyelerle sınırlıdır.
Kaynak için tasarlanmış standart düşük karbon kaliteleri (304L ve 316L Tipleri) karbonu% 0.030 ile sınırlar. Daha yüksek alaşımlı yüksek performanslı kalitelerin bazıları karbonu% 0.020 ile daha da sınırlandırır.
Azot (N)
Azot osteniti stabilize eder ve güçlendirir ve ikincil faz oluşumunu geciktirir. Hem standart kalitelerde hem de HPASS'de kullanılır. Düşük karbonlu standart kalitelerde, düşük karbondan kaynaklanan mukavemet kaybını dengelemek için küçük miktarlarda (yaklaşık% 0.1) eklenir. Standart kalitelerde ve HPASS'de, mukavemet sağlar ve karbür hassasiyetini ve ikincil fazların oluşumunu geciktirir. Azot ayrıca klorür çukurlaşması ve çatlak korozyonuna karşı direnci arttırır, bu nedenle en korozyona dayanıklı HPASS'ın% 0,5'ine kadar N içerir.
Manganez (Mn)
Çelik üreticileri, erimiş çeliği oksijeni gidermek için manganez kullanır, bu nedenle tüm paslanmaz çeliklerde az miktarda kalıntı bulunur. Manganez osteniti stabilize ettiği için alaşım işlevi görür. Ek olarak, paslanmaz çelikte azot çözünürlüğünü arttırır, bu nedenle daha yüksek azot içeriği ve daha fazla mukavemet ve korozyon direnci sağlamak için birçok HPASS'a eklenir.
Bakır (Cu)
Bakır, bazı sülfürik asit ve fosforik asit karışımları gibi asitlerin azaltılmasında paslanmaz çeliklerin korozyon direncini artırır. Bu ortamlarda servis için özel olarak tasarlanmış bazı HPASS'lerde alaşım elemanı olarak kullanılır.
Silisyum (Si)
Manganez gibi, silisyum erimiş çeliği oksijeni gidermek için kullanılır, bu nedenle silisyum, manganez ve diğer oksijeni giderici elementler içeren küçük oksit kalıntıları olarak daima az miktarda bulunur. Bu inklüzyonların paslanmaz çelik ürünlerin yüzey kalitesi, cilalanabilirliği, kaynaklanabilirliği ve korozyon direnci üzerinde ince etkileri olabilir.
Niyobyum / columbium (Nb / Cb) ve titanyum (Ti)
Bu elementler çok güçlü karbür oluşturuculardır ve duyarlılığı azaltmak için düşük karbon içeriğine alternatif olarak kullanılırlar. Ayrıca yüksek sıcaklık dayanımı sağlarlar. Nb ve Ti içeren tip 347 ve 321, yüksek sıcaklık mukavemeti ve kaynaklanabilirliğinin gerekli olduğu kazan ve rafineri uygulamalarında sıklıkla kullanılır. Ayrıca bazı deoksidasyon uygulamalarında da kullanılırlar, bu nedenle bazen HPASS'de artık elementler olarak bulunurlar.
Kükürt (S) ve fosfor (P)
Kükürt, paslanmaz çeliklerin özellikleri üzerinde hem faydalı hem de zararlı etkilere sahiptir. En önemli faydalı etkisi işlenebilirliği arttırırken, ana zararlı etkisi sıcak işlenebilirliği azaltır. HPASS'ın sıcak iş yapması zordur, bu nedenle her zaman en düşük pratik kükürt içeriği, yaklaşık% 0.001 içerir. Kükürt normal olarak bu çeliklere alaşım ilavesi olarak kullanılmaz.
Fosforun yararlı bir etkisi yoktur ve dövme ve sıcak haddeleme sırasında sıcak işlenebilirlik için zararlıdır. Ayrıca kaynak sonrası soğutma sırasında sıcak çatlamayı teşvik eder. Her zaman en düşük pratik seviyeyle sınırlıdır.
