Uçak uygulamalarında kullanılan yüksek mukavemetli paslanmaz çelik

Genellikle 800 MPa'dan yüksek çekme mukavemeti, 500 MPa'dan yüksek sertlik değeri olan paslanmaz çelikleri yüksek sertlikli paslanmaz çelik olarak adlandırılır; sertlik değeri 1380 MPa'dan yüksek olan paslanmaz çelikleri ise ultra yüksek sertlikli paslanmaz çelik olarak adlandırılır. Havacılık endüstrisinin gelişimi, uçak ve havacılık motorunun performansının büyük ölçüde metal malzemelere bağlı olduğunu göstermiştir. Yüksek mukavemet, yüksek tokluk, yüksek gerilme korozyon çatlamasına karşı direnç ve çeliğin iyi darbe dayanımına sahip olması nedeniyle, iniş takımları, kirişler, yüksek gerilme bağlantıları, bağlantı elemanları ve diğer yüksek mukavemetli paslanmaz çelikler gibi uçakların bazı önemli yapısal bileşenleri hala kullanılmaktadır.

Yüksek dayanımlı paslanmaz çelikler esas olarak Martensit çökelme sertleştirme paslanmaz çelikler ve yarı-Austenit çökelme sertleştirme paslanmaz çelikler içerir. Martensit çökelme sertleştirme paslanmaz çeliğin dayanıklılığı, martensit dönüşümü ve çökelme sertleştirme işlemiyle elde edilir; avantajı yüksek dayanıklılıktır; aynı zamanda düşük karbon, yüksek krom, yüksek molibden ve/veya yüksek bakır nedeniyle korozyon direnci genellikle 18Cr-8Ni austenitik paslanmaz çelikten daha az değildir; Kesme özgürlüğü, iyi kaynak yapabilme özelliği ve kaynak sonrası yerel tavlama gerekmemesi nedeniyle kaynak sonrası ısı işleme işlemi nispeten basittir. Temel dezavantajı, tavlanmış halde bile yapının hala düşük karbonlu martensit olduğu ve bu nedenle derin deformasyonlu soğuk işleme yapılması zor olmasıdır. Tipik çelik sınıfı 17-4PH PH13-8Mo, motor yatak parçaları, bağlantı elemanları vb. gibi yüksek mukavemetli korozyona dayanıklı yatak bileşenlerinin üretiminde kullanılır. PH13-8Mo, 400°C'de çalışan havacılık yataklarında korozyona dayanıklı orta sıcaklıklı yapısal parçalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Yarı-Austenitli çökeltme sertleşmiş paslanmaz çelik, Austenit durumunda işlenebilir, soğuk deforme edilebilir ve kaynaklanabilir; daha sonra martensitik dönüşüm ve çökeltme sertleşmesi, yaşlanmayı ayarlayarak farklı mukavemet ve tokluk koordinasyonları elde edilerek kontrol edilebilir. Çelik iyi korozyon direnci ve termal mukavemet, özellikle stres korozyon direnci özelliklerine sahiptir ve özellikle 540 °C'nin altındaki parçaların üretimi için uygundur. Dezavantajı, ısıl işlem sürecinin karmaşık olması, ısıl işlem sıcaklığı kontrol gereksinimlerinin çok hassas olması (±5 °C) ve çeliklerin işlenmesinde işlenebilirlik için genellikle çok sayıda ara tavlama süresi gerektirmesidir. Tipik dereceler şunlardır: 17-7PHPH15-7Mo vb. Bu çelik türü, 400°C'nin altında korozif ortamda çalışan uçak endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır; örneğin her türlü boru, boru bağlantısı, yay, bağlantı elemanı vb.

 

Uçak iniş tertibatı

Uçak iniş tertibatının yapımında kullanılan malzemeler 30CrMnSiNi2A, 4340, 300M, Aermet100 ve daha yüksek gereksinimlere sahip diğer uçak iniş tertibatları ve bağlantı elemanları çoğunlukla çökeltme sertleştirilmiş paslanmaz çelikten üretilmektedir; örneğin: 17-4PH F-15 uçaklarının iniş takımları için 15-5pH, B-767 uçaklarının iniş takımları için 15-5pH. PH13-8mo çeliği 17-4PH yerine geçme potansiyeline sahiptir. 15-5PH, 17-7PH, PH15-7Mo ve diğer çelikler, aynı kaliteye sahip çökeltme sertleştirilmiş paslanmaz çelikten daha iyi gerilme korozyon direnci nedeniyle.

Uçan uçak

Alman FAG şirketi, yüksek basınçlı azot atmosferinde elektrolag remelting yöntemiyle üretilen azotlu martensitli paslanmaz çelik Cronidur30 (0.31%C-0.38%N-15% Cr-L %Mo) adlı ürünü geliştirdi. Bu ürün, tamamen sertleşmiş azotlu yüksek sıcaklıklı paslanmaz çeliktir ve SUS440'a göre daha dayanıklıdır. Tam sertleşme tipi özellikleri nedeniyle DN değeri yüksek olan (D: yatak iç çapı/mm, N: mil devri/min) yüksek DN değerine sahip ekipmanlarda kullanılmamalıdır; aynı Cronidur30 yüksek frekanslı soğutma sayesinde DN4 milyon değerindeki geriye kalan basınç gerilimi ve kırılma tokluğu değerini aynı anda karşılayabilir. Ancak temperleme sıcaklığı 15O°C'den düşük olduğundan, motor çalıştırıldıktan sonra oluşan termal şok nedeniyle yatak sıcaklığının yükselmesine karşı dayanıklılık göstermez.

Yapısal parçaları bulunan uçaklar

Uçak yatak yapısında yüksek mukavemetli paslanmaz çelik ağırlıklı olarak kullanılır. 15-5PH, 17-4PH, PH13-8Mo vb. gibi kapak kilitleri, yüksek mukavemetli cıvata, yay ve diğer parçalar dahil olmak üzere sivil uçaklarda kullanılan yüksek mukavemetli paslanmaz çelikler, örneğin Boeing 737-600 kanat kollarında kullanılan 15-5PH çeliği; Type A340-300 kanat kollarında kullanılan PH13-8Mo çeliği. Ph13-8Mo, özellikle transvers performans gerektiren parçalar için, örneğin gövde çerçeveleri için yüksek mukavemet ve tokluk gerektiren malzemelerdir. Daha yakın zamanda, Carpenter tarafından Custom450 ve Custom455 bazında geliştirilen Ph13-8Mo, uçak kanat yönlendirme kolları, slat yönlendirme kolları, şanzımanlar, motor montajları vb. üretimi için kullanılmaktadır. Bu çelik şu anda MMPDS-02, AMS5936 ve ASTM A564 teknik spesifikasyonlarında yer almaktadır. HSL180 yüksek mukavemetli paslanmaz çelik (0.21C-12.5Cr-1.0Ni-15.5Co-2.0Mo) uçak yapısı üretimi için kullanılır; bu çelik, 4340 gibi düşük alaşımlı çeliklerin sahip olduğu 1800MPa dayanıklılığı ve SUS630 gibi çökeltme sertleştirilmiş paslanmaz çeliklerin sahip olduğu aynı korozyon direnci ve sertlik özelliğine sahiptir.