Alaşım elementi paslanmaz çeliği nasıl etkiler?

Kimyasal bileşimin çeliğin mikro yapısı, mekanik özellikleri, fiziksel özellikleri ve korozyon direnci üzerinde büyük etkisi vardır. Krom, molibden, nikel ve diğer alaşım elementleri, östenit kafesin tepe açısının yerini alabilir ve küp demirin altı tarafının merkezi, karbon ve nitrojen, küçük hacim nedeniyle kafes atomları arasındaki boşlukta (boşluk konumu) bulunur kafeste büyük bir gerilme oluşturur, böylece etkili sertleştirme elemanları haline gelir. Farklı alaşım elementlerinin çeliğin özellikleri üzerinde bazen faydalı bazen de zararlı olmak üzere farklı etkileri vardır. Östenitik paslanmaz çeliğin ana alaşım elementleri aşağıdaki etkilere sahiptir:

 

CR

Krom, paslanmaz çeliği “paslanmaz” yapan bir alaşım elementidir. Paslanmaz çeliğin yüzey pasivasyon filmi özelliğini oluşturmak için en az 10.5% krom gereklidir. Pasivasyon filmi, paslanmaz çeliğin aşındırıcı suya, çeşitli asit çözeltilerine ve hatta yüksek sıcaklıktaki gaz korozyonunun güçlü oksidasyonuna etkili bir şekilde direnç göstermesini sağlayabilir. Krom içeriği 10.5%'yi aştığında paslanmaz çeliğin korozyon direnci artar. Krom içeriği 304 paslanmaz çelik 18%'dir ve bazı yüksek dereceli Östenitik paslanmaz çelikler 20% ila 28% kadar yüksek krom içeriğine sahiptir.

 

Ni

Nikel, Östenitik fazı oluşturabilir ve stabilize edebilir. 8%Ni yapar 304 paslanmaz çeliköstenitin gerektirdiği mekanik özellikleri, mukavemeti ve tokluğu verir. Yüksek performanslı östenitik paslanmaz çelikler, yüksek konsantrasyonlarda krom ve molibden içerir ve çeliğe daha fazla krom veya diğer ferrit oluşturucu elementler eklendiğinde östenitik yapıyı korumak için nikel eklenir. Östenit yapısı yaklaşık 20% nikel içeriği ile garanti edilebilir ve paslanmaz çeliğin stres korozyonu kırılma direnci büyük ölçüde geliştirilebilir.

Nikel ayrıca soğuk deformasyon sırasında işlenerek sertleşme oranını da azaltabilir, bu nedenle derin çekme, eğirme ve soğuk şişirme için kullanılan alaşımlar genellikle yüksek nikel içeriğine sahiptir.

 

Ay

Molibden, klorür ortamında paslanmaz çeliğin çukurlaşma ve çatlak korozyonu direncini artırır. Molibden ve kromun, özellikle de nitrojenin kombinasyonu, yüksek performanslı östenitik paslanmaz çeliğin çukurlaşma ve çatlak korozyonuna karşı güçlü bir dirence sahip olmasını sağlar. Mo ayrıca hidroklorik asit ve seyreltik sülfürik asit gibi indirgeyici ortamlarda paslanmaz çeliğin korozyon direncini de geliştirebilir. Östenitik paslanmaz çeliğin minimum molibden içeriği, 316 paslanmaz çelik gibi yaklaşık 2%'dir. En yüksek alaşım içeriğine sahip yüksek performanslı Östenitik paslanmaz çelikler, 7,5%'ye kadar molibden içerir. Molibden Ferrit fazının oluşumuna katkıda bulunur ve faz dengesini etkiler. Birkaç zararlı ikincil fazın oluşumunda rol oynar ve kararsız yüksek sıcaklıkta oksitler oluşturur, yüksek sıcaklıkta oksidasyon direnci üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir; molibden içeren paslanmaz çeliğin kullanımı dikkate alınmalıdır.

 

C

Karbon, östenitik fazı stabilize eder ve güçlendirir. Karbon, kazan boruları gibi yüksek sıcaklıktaki ortamlarda kullanılan paslanmaz çelik için yararlı bir elementtir ancak bazı durumlarda korozyon direnci üzerinde zararlı bir etkiye sahip olabilir. Çoğu Ostenitik paslanmaz çeliğin karbon içeriği genellikle uygulanabilir en düşük seviyeyle sınırlıdır. Kaynak kalitelerinin karbon içeriği (304L, 201L ve 316L) 0,030% ile sınırlıdır. Bazı yüksek alaşımlı yüksek performanslı kalitelerin karbon içeriği 0,020% ile sınırlıdır.

 

N

Azot, Östenit fazını stabilize edip güçlendirir ve karbür duyarlılığını ve ikincil faz oluşumunu yavaşlatır. Hem standart östenitik paslanmaz çelikler hem de yüksek performanslı östenitik paslanmaz çelikler nitrojen içerir. Düşük karbon sınıfında (L), az miktarda nitrojen (0,1%'ye kadar) düşük karbon içeriğinden kaynaklanan mukavemet kaybını telafi edebilir. Nitrojen aynı zamanda klorür çukurlaşmasına ve çatlak korozyonuna karşı direncin artırılmasına da yardımcı olur, bu nedenle korozyona dayanıklı yüksek performanslı östenitik paslanmaz çeliklerin bazıları 0,5% kadar yüksek nitrojen içeriğine sahiptir.

 

Mn

Çelik fabrikaları erimiş çeliğin oksitini gidermek için manganez kullanır, bu nedenle tüm paslanmaz çeliklerde az miktarda manganez kalır. Manganez ayrıca Östenitik fazı stabilize edebilir ve nitrojenin paslanmaz çelikteki çözünürlüğünü geliştirebilir. Bu nedenle, 200 serisi paslanmaz çeliklerde nitrojen içeriğini arttırmak, mukavemeti ve korozyon direncini arttırmak için nikelin bir kısmını değiştirmek üzere manganez kullanılabilir. Aynı etkiyi elde etmek için bazı yüksek performanslı Östenitik paslanmaz çeliklere manganez eklenir.

 

Cu

Bakır, sülfürik ve fosforik asidin bazı karışık çözeltileri gibi asitleri azaltarak paslanmaz çeliğin korozyon direncini artırabilir.

 

Si

Genel olarak silikon, östenitik paslanmaz çelikte faydalı bir elementtir çünkü konsantre asit ve yüksek oksidasyon ortamlarında çeliğin korozyon direncini artırabilir. UNS S30600 ve diğer yüksek silikonlu özel paslanmaz çeliklerin yüksek korozyon direncine sahip olduğu bildirilmektedir. Manganez gibi silikon da erimiş çeliğin oksitini gidermek için kullanılabilir, bu nedenle silikon, manganez ve diğer oksit giderici elementleri içeren küçük oksit kalıntıları her zaman çelikte kalır. Ancak çok fazla kalıntı ürünün yüzey kalitesini etkileyecektir.

 

Nb ve Ti

Bu iki element güçlü karbür oluşturucu elementlerdir ve duyarlılığı azaltmak için düşük karbonlu kalitelerin yerine kullanılabilir. Niyobyum karbür ve titanyum karbür, yüksek sıcaklık dayanımını artırabilir. 347 Nb ve Ti içeren 321 paslanmaz çelikler, yüksek sıcaklık mukavemeti ve kaynaklanabilirlik gereksinimlerini karşılamak için kazanlarda ve rafineri ekipmanlarında yaygın olarak kullanılır. Ayrıca yüksek performanslı östenitik paslanmaz çeliklerde kalıntı element olarak bazı deoksidasyon proseslerinde de kullanılırlar.

 

S ve P

Kükürt paslanmaz çelik için hem iyi hem de kötüdür. İşleme performansını artırabilir, zararı termal işlenebilirliği azaltmak, manganez sülfür içerme sayısını arttırmaktır, bu da paslanmaz çeliğin korozyon direncinin azalmasına neden olur. Yüksek dereceli Östenitik paslanmaz çeliğin ısıtılması kolay değildir, bu nedenle kükürt içeriği mümkün olduğu kadar en düşük seviyede, yaklaşık 0,001%'de kontrol edilmelidir. Kükürt normalde yüksek performanslı östenitik paslanmaz çeliklere alaşım elementi olarak eklenmez. Bununla birlikte, kendi kendine kaynaşma kaynağının kaynak nüfuz derinliğini arttırmak ve kesme performansını iyileştirmek için standart kalite paslanmaz çeliğin kükürt içeriği genellikle yüksektir (0.005% ~ 0.017%).

Fosfor zararlı bir elementtir ve dövme ve sıcak haddelemenin sıcak çalışma özelliklerini olumsuz yönde etkileyebilir. Kaynak sonrası soğutma işleminde termal çatlamaların oluşmasını da teşvik edecektir. Bu nedenle fosfor içeriğinin minimum düzeyde kontrol edilmesi gerekir.