Ostenitik Paslanmaz Çelikler

Ostenitik Paslanmaz Çelikler

Ostenitik paslanmaz çelikler bileşiminde %12-25 Cr ve %8-25 Ni içeren ve paslanmaz çelik ailesinin en yaygın kullanım alanına sahip üçlü Fe-Cr-Ni alaşımlarıdır. Bu alaşımların yapıları bütün ısıl işlemlerde ostenitik (YMK) yapıda kaldığı için ostenitik olarak adlandırılır. Ni kuvvetli bir ostenit yapıcı olduğundan, bu çeliklerde katılaşma sırasında ortaya çıkan ostenit oda sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda bile dönüşmeden kalır. Soğuma esnasında ostenit-ferrit dönüşümü olmadığından bu tür paslanmaz çelikler su verme yolu ile sertleştirilemezler. Bu çelikler antimanyetiktir (Tülbentçi, 1985; Kaluç,1990; Erdoğan, 2000).

Ostenitik paslanmaz çelikler özellikle oksitleyici veya redükleyici ortamlarda iyi korozyon direncine sahiptir. Ostenitik paslanmaz çelikler karbonlu çeliklerden daha yüksek termal genleşme katsayısına ve daha düşük termal iletkenlik katsayısına, daha yüksek elektrik direncine ve  daha düşük ergime noktasına sahiptirler (Castner, 1992).

Ostenitik paslanmaz çelikler bugün kullanımda paslanmaz çeliklerin yaklaşık %80-90’ını oluşturur. Bu çelikler Fe-Cr sisteminde ostenit faz alanını genişletici Ni ve Mn gibi elementlerin katılmasıyla geliştirilmiştir. En yaygın türü 304 ve 316 tipleri gibi 300 serisi alaşımlardır (Woollin, 1994). Yaygın olarak kullanılan bazı ostenitik paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimleri ve tipik uygulamaları Çizelge 2.3’ de verilmiştir.

Çizelge 2.3 Ostenitik paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimleri ve tipik uygulamaları (Erdoğan, 2000).

300 serisi çelikler içinde yaklaşık %18 Cr ve %8 Ni içeren çelikler genellikle 18-8 paslanmaz çelik olarak bilinir. 303 ve 303Se türleri eş tiplerdir, 303Se selenyum (Se) içerirken 303 fosfor (P) ve kükürt (S) içerir. 304 ve 304L tipleri çok yaygın ostenitik türlerdir ve farkı sadece karbon içeriğidir; 304L maksimum %0.03 C içerir. 316 ve 316L bazı koşullar altında korozyon direnci ve yüksek sıcaklıklarda dayanımı geliştiren molibden içerirler. 347 tipi kararlı paslanmaz çelik olarak bilinir ve yeterli miktarlarda Nb veya Ta içerirler. Minimum Nb+Ta toplamı 10xC kadardır (Abington Publishing, 1994). Bazı ostenitik paslanmaz çelikler, nikelin yerine %4’ den %15.5’ e kadar Mn ve %0.06’ ya kadar N içerirler ve bu alaşımlar AISI 200 serisi olarak gösterilirler (Campbell, 1992; Abington Publishing, 1994).

2.3.3.1 Süper-ostenitik paslanmaz çelikler

1910 yılında bulunuşu ve gelişiminden bu yana paslanmaz çelikler özellikle son bir kaç 10 yıl içinde endüstriyel gelişimde önemli bir rol oynamıştır. Değişik tasarım ve işletme gereksinimleriyle karşılaşıldığında paslanmaz çelik sınıfının yeni bir türü geliştirilmiştir. Ortam daha korozif olduğunda malzemenin korozyon direncinin artırılması gereklidir. 1960’ da 304L ve 316L tipleri nükleer yakıt yeniden işleme tesislerinde kullanılmıştır. Son zamanlarda buralarda kullanılacak paslanmaz çelikler ile korozyon dirençlerinin iyileştirilmesi gereklidir. Böyle tesislerde işletme ortamları karışıktır. Örneğin sadece nitrik asit içermezler aynı zamanda sülfürik asit ile ilave edilen bazı diğer korozif iyonları da içerebilirler. Bu nedenle mükemmel korozyon dirençli yüksek saflıkta ostenitik paslanmaz çelik geliştirilmiştir (Yan and Sun, 1999).

Bu alaşımlar tipik olarak %19-25 Cr, %18-28 Ni, %4-6.5 Mo ile %0.22’ ye kadar N ve %2 Cu içerirler ve tamamen ostenitik bir mikroyapıya sahiptir. Tam ostenitik paslanmaz çelikler korozyon dirençlerini yükseltmek için oldukça yüksek derecede alaşımlandırılmışlardır (Gooch, 1992). Bu süper-ostenitik paslanmaz çelikler aşırı agresif ortamlarda çalışan malzemelerde korozyon problemini önlemek ve kimya endüstrisinde kullanılmak üzere geliştirilmiştir. Sülfürik asit, fosforik asit, asetik asit, kimyasal gübre üretimi gibi durumlar için özel süper ostenitik paslanmaz türler üretilmiştir. Özellikle bu çeliklerin çukurcuk korozyon dirençleri geliştirilmiştir (Tülbentçi ve Kaluç, 1995). Çizelge 2.4’ de süper ostenitik paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimleri verilmiştir.

Çizelge 2.4 Tam ostenitik Cr-Ni’ li veya-Ni-Mo’ lu paslanmaz çelikler ve kimyasal bileşimleri (Tülbentçi ve Kaluç, 1995).