Ferritik Paslanmaz Çelikler

Ferritik Paslanmaz Çelikler

Malzemelerin çok önemli bir grubunu oluşturan ferritik paslanmaz çelikler, alaşım elementi ilavesine bağlı olarak bileşimlerinde farklı oranlarda Cr içerirler (Tekin, 1981). Ferrit yapıcı elementlerin (Cr,Al,Ti) oranı artırılarak ve ostenit yapıcı (C,Ni) elementler sınırlanarak oda sıcaklığı ve ergime noktası arasındaki tüm sıcaklıklarda ferritik olan paslanmaz çelikler geliştirilmiştir (Woollin, 1994). Bünyelerinde %11-30 oranlarında krom içeren paslanmaz çeliklerdir. Bu çelikler klorlu ortamlarda çukurcuk ve aralık korozyonuna iyi direnç gösterirler ve mükemmel gerilmeli korozyon çatlaması (SCC) direncine sahiptirler (Campbell, 1992; Anon., 1994).

Bu tip çeliklerin en önemli özellikleri; katı halde faz dönüşmesi olmadığından, su verme yolu ile sertleştirilememeleri ve yüksek sıcaklıklarda korozyon ve oksidasyon dirençlerinin iyi olmasıdır (Tülbentçi, 1985). Talaşlı şekillendirile bilme kabiliyetleri ve korozyon dayanımları martenzitik paslanmaz çeliklerden daha iyidir (Ceyhun, 1992).

Ferritik paslanmaz çeliklere molibden ilavesi korozyona karşı direnci artırmak, Nb ve Ti ise, çelikte ergimiş bulunan C ve N’ nin oranlarını düşürerek tanelerarası korozyona karşı çeliği kararlı yapmak için ilave edilirler. Böyle bir ilave aynı zamanda süneklik ve darbe direncini geliştirici etki gösterir. Darbe direncinde gelişme, bu çeliklerin kimya endüstrisinde kullanılan tankların imalinde çok fayda sağlar. Ferritik paslanmaz çelikler oda sıcaklığında pek çok yöntemle şekillendirilebilirler. İlk mukavemetlerinin yüksek ve genel sünekliklerinin düşük olması nedeniyle, ostenitik paslanmaz çeliklere oranlara daha zor şekillenirler. Mutfak lavaboları, mutfak cihazları kullanımında ostenitik çeliklere oranlara daha çok tercih edilirler. Düşük deformasyon sertleşme hızları bunların kolayca deforme edilmelerini sağlar. Soğuk dövme, soğuk şekillendirme yapılabilir (Tekin, 1981). Çizelge 2.2’ de  ferritik paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimleri gösterilmektedir.

Çizelge 2.2  Ferritik paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimleri (Abington   Publishing, 1994).

İlk ferritik paslanmaz çelikler genellikle ostenitik paslanmaz çeliklerden daha düşük mekanik özelliklere ve kaynaklanabilirliğe sahipti. Bundan dolayı onlarla karşılaştırıldığında kullanımı sınırlıydı. Ferritik paslanmaz çeliklerin son zamanlardaki kullanımındaki artışın sebebi temiz üretimle artan mekanik özellikler ve kaynaklanabilirliğindeki gelişmelerdir. Eritmenin artırılması ve arıtma yöntemleriyle süper-ferritik denilen paslanmaz çelikler geliştirilmiştir. AISI 444 tipini ve UNS S44627 ile UNS S44735 gibi alaşımları kapsayan bu türler daha düşük katkı içeriğine sahiptir ve zararlı krom karbür veya nitrür oluşumunu azaltmada Ti, Nb, Ta ve Zr gibi stabilize edici elementlere sahiptir. Mo; 430F, 434, 436, 444 ve UNS S44627 gibi bazı ferritik paslanmaz çeliklere ilave edilerek korozyon direnci artırılır ve daha yüksek Cr miktarlarında korozyon direncini artırma etkisi daha da fazladır. Ayrıca molibden ferrit yapıcıdır ve yüksek sıcaklık dayanımını ve sürünme direncini geliştirir (Campbell, 1992).

Ferritik paslanmaz çelikler, pahalı ve stratejik bir element olan nikel içermemeleri nedeniyle ostenitik paslanmaz çeliklerden daha ucuzdurlar ve bu önemli bir avantajdır (Ceyhun, 1992; Woollin, 1994). Ayrıca oldukça parlak ve dekoratif bir görünüşe sahiptirler. Bu tür paslanmaz çelikler, dünya paslanmaz çelik tüketiminde ostenitik paslanmaz çeliklerin ardından %30’ luk bir pay ile ikinci sırayı almaktadır. Kolaylıkla şekillendirilebilmeleri nedeniyle levha ve sac haline getirildiklerinden, atmosferik korozyona iyi dayanım göstermelerinden ötürü; mimari iç ve dış dekorasyonlarda, temizlik ve sterilizasyon maddelerinin korozif etkisine dayanımları ile toplu yaşam yerlerinde mutfak tezgahı ve donanımlarının, yemek kaplarının, çamaşır ve kurutma makinelerinin kazanlarının, gıda endüstrisinde depolama tanklarının, süt ve bira tanklarının imalatında kullanılır (Tekin, 1981).

Temel ferritik paslanmaz çelikler %17 Cr içeren tip 430 dur. 430 tipi ferritik paslanmaz çelikler iyi gerilmeli korozyon çatlaması direnci gösterirler, fakat sınırlı genel ve çukurcuk korozyon direncine sahiptirler. 430 tipi paslanmaz çeliğin uygulama alanları; otomotiv endüstrisi, nitrik asit tankları ve gıda işleme ekipmanlarıdır. Ayrıca bünyelerine katılan alaşım elementleriyle geliştirilmiş türlerinde talaşlı şekillendirilebilme özellikleri iyileştirilerek paslanmaz makine elemanlarının imalatında da kullanılmaktadır (Campbell, 1992).

Ferritik paslanmaz çeliklerin krom içeriği azaltılarak kaynaklanabilirliği geliştirilir fakat korozyon direnci düşer. %15 Cr içeren 429 tipi daha iyi kaynaklanabilirlik için geliştirilmiştir ve genellikle nitrik asit ve azot tespit ekipmanlarında kullanılır. Tip 434 ve 436 korozyon direncini geliştirmek için %1 Mo ilaveli tip 430 un geliştirilmiş halidir. Tip 430’ un genel ve çukurcuk korozyon direncini geliştirmede Cr miktarı artırılır. Tip 442 ve 446 %20 ve %25 Cr içerir, yüksek sıcaklıkta iyi korozyon direnci verir. Tip 442 fırın parçaları ve ateşleme odası yapımında kullanılır. Tip 446 en iyi oksidasyon ve korozyon direnci sağlar, genellikle kükürtlü atmosferlerde ve tavlama kutuları yapımında kullanılır.

Bugün ferritik paslanmaz çelikler güneş kolektör panellerinde, otomobil katalitik dönüştürücülerde, petro-kimya endüstrilerinde ve deniz suyu uygulamalarında kullanılır. Bu çelikler klorlu ortamlarda çukurcuk ve aralık korozyonuna iyi dirençlidirler ayrıca çok iyi gerilmeli korozyon çatlaması direncine sahiptirler ve ostenitik paslanmaz çeliklerden daha ucuzdurlar. Ferritik paslanmaz çelikler ark ve direnç kaynakları ile elektron ışın ve lazer yöntemleri ile kolaylıkla kaynaklanır. Ferritik paslanmaz çelikler ITAB’ da tane büyümesi ve katı hal gevrekleşmesi problemleri nedeniyle martenzitik ve ostenitik tiplerden daha az kaynaklanabilirliğe sahiptirler. Ferritik paslanmaz çelikler ostenitik tiplerden daha düşük termal genleşme katsayısına sahiptir. Distorsiyon ostenitik paslanmaz çeliklerdeki gibi endişeye düşürmez. Bununla birlikte ferritik paslanmaz çeliklerin termal iletkenliği yumuşak çeliklerin yaklaşık yarısı kadardır fakat  ostenitik çeliklerden daha büyüktür. Bunun sonucunda ostenitik paslanmaz çeliklerden daha büyük fakat yumuşak çeliklerden daha düşük ısı girdisi gereklidir. Ayrıca ısı girdisi aşırı tane büyümesinden kaçınmak için minimum tutulmalıdır (Campbell, 1992).

kaynak:orhan baylan yüksek lisans tezi