1. PASLANMAZ ELKLERE GR Paslanmaz elik, iinde birok organik ve madeni agresif etkenlerin bulunduu sulu ortamda korozyona mukavemet arzeden eliklerdir. Atmosferik etkenlerin korozyonuna mukavemet, bunun zel bir durumudur. Paslanmaz elik deyimi gazl veya iinde atein bulunduu ortamda yksek scaklkta korozyona dayankl elikleri de kapsar. Paslanmaz elikler esas itibariyle demir, krom ve ou zaman da nikel ieren alamlar olup balca zelliklerini kroma borludurlar. eliin ierisindeki kromun koruyucu kabiliyeti, krom ile oksijen arasndaki affiniteden ileri gelmektedir. Kromun miktar yeter derecede byk olduu zaman eliin yzeyinde ince bir oksit tabakas meydana gelir. Bu oksit tabakas yzeyi aktif olmayan bir hale getirir ve etkilere kar korur. Korozyona kar dayanklln gerekleebilmesi iin, yzeyin oksijenle temas etmesi arttr. Yzeyi koruyan ve tabaka teekkl eden madde kromoksittir. erdikleri dier katk elementlerine gre deien ve tamamen stenitik ile tamamen ferritik zellikler aralnda sralanan be farkl eit paslanmaz elik tr vardr. Bunlar sras ile ; 1. stenitik Paslanmaz elikler 2. Ferritik Paslanmaz elikler 3. Martenzitik Paslanmaz elikler 4. ift Fazl ( Dubleks ) Paslanmaz elikler 5. kelme Yoluyla Sertleebilen Paslanmaz eliklerdir. stenitik paslanmaz elikler, 200 ve 300 serilerini ierirler ve 304 bunlarn iinde en youn olarak kullanlandr. Temel alam elementi krom ve nikeldir. Bu elikler %12 ile %25 krom ve %8 ile %25 nikel ierirler. Nikel kuvvetli bir stenit yapc olduundan, bu tip eliklerde katlama esnasnda stenit meydana gelir ve oda scaklnn altnda dahi stenit devam eder. Souma esnasnda faz deiimi olmadndan bunlar sertletirilemezler. Bu grup ierisinde en fazla tannan 18/8 elii diye adlandrlan %18 krom ve %8 nikel ieren tipidir. Baz hallerde korozyon mukavemetini arttrmak amacyla bir miktar da molibden ilave edilir. Ferritik paslanmaz elikler, sertletirilemeyen demir-krom alamlardr. 405, 409, 430, 422 ve 446 bu grupta yer alan en tipik rnlerdir. Bu grup elikler %16dan fazla krom ihtiva eder. Ayn zamanda %0,05 ile %0,25 karbon da ihtiva ederler. Bu eliklerde katlama esnasnda stenitin ferrite dnmesi yoktur. Ferrit yksek scaklklardada stabil bir faz seklindedir. Souma veya stma annda faz dnm bu alamda meydana gelmez. Bu sebepten tr de bu elikler normal olarak sertletirilemezler. Martenzitik paslanmaz elikler %16dan az krom ihtiva ederler. Bu yapda martenzit teekkl, ok yava bir souma halinde bile meydana gelir. ift fazl ( dubleks ) paslanmaz elikler, hemen hemen eit miktarda stenit ve ferrit ieren bir mikro yapnn oluturulmas ile elde edilirler. Bu elikler tam olarak %24 krom ve %5 nikel ierirler. Numaralama sistemi 200, 300 veya 400 ile tanmlanan gruplarn hibirisine girmez. kelme yoluyla sertleebilen paslanmaz elikler, alminyum gibi kat zeltiye girme ve yalandrma ( keltme ) sl ilemi ile elie sertleebilme olana salayan alam elementleri ierirler. Bu elikler ayrca; martenzitik, yar stenitik ve stenitik tip kelme yoluyla sertleebilen paslanmaz elikler olmak zere alt gruplara ayrlrlar.

1

Paslanmaz eliklerdeki alam elementleri ferrit oluturucu ve stenit oluturucu olmak zere iki gruba ayrlrlar. Ferrit Oluturan Elementler Ferrit ierisinde znen elementler, yapnn sertliinin artmasnda ve mukavemetinin iyilemesine katkda bulunabilirler. Demir ierisinde ferrit fazn stabilize eden ve ferrit faznda bulunabilen alam elementlerin srasyla, Cr-W-V-Mo-Ni-Mn-Si olarak sralanabilir. Bu elementlerin yapya etkileri u ekildedir. Krom : Ferrit oluumunda etkili olur. Oksidasyon ve korozyon dayanmn ykseltir. Molibden : Ferrit oluumunda etkili olur. Yksek scaklklardaki dayanm arttrr ve redkleyici ortamlarda korozyona kar dayanm salar. Niobyum, Titanyum : Taneler aras korozyon hassasiyetini azaltmak amacyla, karbonla birleerek karbr oluturmas amacyla yapya eklenir. Tane kltc etkisi vardr. Ferrit oluumuna katkda bulunur. Srnme dayanm salar, ancak srnme snekliini azaltr. Fosfor, Kkrt, Selenyum : lenebilme kabiliyetini ykseltir. Ancak kaynak srasnda scak atlak olumasna neden olur. Korozyon direncini bir miktar azaltr. TIG kayna ynteminde nfuziyeti arttrr. stenit Oluturan Elementler stenit fazn stabilize eden ve stenit faznda zellikleri etkileyen alam elementleri aada aklanmtr. Karbon : stenit oluumuna kuvvetli etkide bulunur. Krom ile birlikte taneler aras korozyonda barol oynayan karbrlerin oluumuna neden olur. Nikel : stenit oluumuna etkide bulunur. Yksek scaklktaki direnci, korozyona kar dayanm ve sneklii arttrr. Azot : stenit oluumuna ok kuvvetli etkide bulunur. Bu konuda ou zaman nikel kadar etkilidir. zellikle krayojenik scaklklardaki mukavemet deerlerini ykseltir. Bakr : Paslanmaz eliklere, baz ortamlardaki korozyon dayanmlarn arttrmak amacyla katlr. Gerilmeli korozyon atlamasna kar hassasiyeti azaltr ve yalanma yoluyla sertlemeyi tevik eder. Ntr Elementler Mangan : oda scaklnda ve oda scaklna yakn scaklklarda stenitin stabil ( kararl ) olmasn salar. Ancak yksek scaklklarda ferrit ve manganez slfat oluturur. Silisyum : Tufallenmeye kar dayanm ykseltir. Yapda %1den daha fazla olmas durumunda ferrit ve sigma oluumuna etki eder. Her tr paslanmaz elie oksit giderme amacyla dk oranda eklenir. Akkanl arttrr ve kaynak metalinin ana metali daha iyi slatmasn salar.

2

2. PASLANMAZ ELKLERDE FAZ DNMLER VE ETKLER 2.1.eliklerin Alamlandrlmasnn Amac Alam elementlerinin elie ilave edilmesinin birka sebebi yle zetlenebilir: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Sertleebilirliin artrlmas Mukavemetin artrlmas Yksek veya dk scaklklarda mekanik zelliklerin artrlmas Dk sertlik veya mukavemete sahip yaplarn tokluklarnn artrlmasnda Anma direncinin artrlmas Korozyon direncinin artrlmas Manyetik zeliklerin artrlmas

2.2. Fe-C Denge Diyagramnda Alam Elementlerinin Etkisi

ekil 2.1: Fe-C denge diyagram. Bu diyagramda Fe ve C elementlerinin oluturduu faz diyagram grlr.(ekil 2.1) Bu iki elementten baka bir elementin yap ierisine ilavesi ile bu diyagramda grlen denge halini deitirir. Yani tektoid noktann yeri, ve fazlarnn alanlar deiir.

3

Ni ve Mn elementleri kritik scakl (723 oC) drmeye meylederken dier taraftan Mo, Al, Si, W ve V elementleri kritik scakl artrr. Kritik scakln deiimi sl ilem esnasnda nemlidir. nk alam elementi ilavesi sertleme scaklnn drecek veya artracaktr. Alam elementleri karbonun ve fazlar iindeki difzyon hzn drrler. Bylece ara kademe yaps olana beynit faznn meydana gelmesi veya kritik souma hznn azalmasyla sertleme derinliinin artmas, sertletirilmi paralarn mekanik zelliklerini iyiletirir. Alam elementleri Demir-Karbon denge diyagramnn dnm erilerinin scaklk ve bileimlerini deiime uratrlar. Deiim miktar, alam elementlerinin cins ve miktarna gre farkllk arz eder. Co dnda tm elementler S ve E noktalarn daima sola, yani daha dk karbon miktarna kaydrrlar. Btn alam elementleri, tektoid noktadaki karbon miktarn drmeye meylederler, fakat nikel ile mangan tektoid scakln drrler. Ni ve Mn miktarndaki art kritik scakl yeterince drerek stenit faznn dnmn yava soutmalarda bile salayabilirler. Bu elementler stenitletirici elementler olarak adlandrlrlar. Bu sebepledir ki stenit fazn oda scaklnda bile stabilize edebiliriz. Bu durum zellikle stenitik paslanmaz eliklerde gerekleir. Baz alam elementleri, zellikle Mo, Cr, Si, ve Ti elementlerinin miktar arttka saf stenit faz nalan daralr ve ferrit faz alan artar.(ekil 2.2c)

Sekil 2.2: Demir alam faz diyagramlarnn snflandrlmas. a. ak alan, b. Geniletilmi alan. 4

c. kapal alan ve d. daraltlm alan. Paslanmaz elikler ok sayda alam elementlerinden olumas, l alam diyagramlarnn analizini gerektirirdi. Fakat Wever isimli aratrmac ikili demir denge sistemlerinin drt ana kategoriye ayrlabileceini gstermitir (Sekil 2.2): ak ve kapal -alan sistemleri ile geniletilmi ve daraltlm -alan sistemleri. Bu yaklam, alam elementlerinin denge diyagramlarn iki ekilde etkileyebileceini gstermektedir: (a) -alann genileterek ve stenit oluumunu daha geni bileimsel snrlar dahilinde salayarak. Bu elementler -oluturucular ( -stabilizatr) olarak isimlendirilir. (b) -alann daraltarak ve ferrit oluumunu daha geni bileimsel snrlar dahilinde salayarak. Bu elementler a-oluturucular (a-stabilizatr) olarak isimlendirilir. Diyagramn sekli bir dereceye kadar alam elementlerinin elektronik yapsna baldr. Elektronik yaplar, elementlerin periyodik snflandrmada relatif konumlarn yanstr. Snf 1: ak alan. eliin nemli alam elementlerinden nikel ve mangana ilave olarak rutenyum, rodyum, paladyum, osmiyum, iridyum ve platin gibi inert metaller ve kobalt, bu gruba dahildir. Hem nikel hem de mangan, eer yeteri kadar yksek konsantrasyonlarda ilave edilirse, hmk fazn tamamen elimine ederek oda scaklnda bile fazn stabilize ederler. Dolaysyla nikel ve mangan - faz dnmn daha dk scaklklara telerler (SekiI 2.2 a), yani hem Ae1 hem de Ae3 drlr. Ayrca -blgesinden oda scaklna su vererek yar-kararl stenit elde etmek daha kolaydr, sonu olarak nikel ve mangan stenitik eliklerin bileimleri iin son derece nemli elementlerdir. Bu durumu yaratan stenitik eliklerin korozyona dayankllk asndan teknik nemleri ok fazladr. Anlan malzemelerde dnm sz konusu olduundan, normal tavlama ve dnm sertletirilmesi yaplmaz. Snf 2: geniletilmi alan. Bu grupta karbon ve azot en nemli elementlerdir. -faz alan geniletilir, ancak stenitin varolu aral bilesen oluumuyla snrlandrlr (Sekil 2.2 b). Bakr, inko ve altn benzer bir etkiye sahiptir. -alannn karbon ve azotla genilemesi, ktle-% 2 karbon veya ktle-% 2,8'e kadar azot ieren homojen kati ergiyik (stenit) oluumuna izin verdiinden, tm elik sl ilemlerinin temelini tekil eder. Sinif 3: kapal alan. Pek ok element, diyagramdaki -alann ok daha kk bir alana indirgeyerek -demiri oluumunu kstlar (Sekil 2.2 c). Bunun anlam, ilgili elementlerin hmk demiri (ferrit) oluumunu kolaylatrmasdr ve bunun sonucunda da ve faz alanlar srekli hale geerler. Bylesi bir durumun sz konusu olduu alamlar dolaysyla / faz dnmn ieren normal sl ilemler iin uygun deildir. Silisyum, alminyum, berilyum ve fosfor, gl karbr oluturucu elementler titanyum, vanadyum, molibden ve krom ile birlikte bu gruba girmektedir. Hacim merkezli kafeste zlebilirlik yeterli derecede byk ise, kat zelti sistemle snrlandrlm kapal -sahas teekkl edecektir. Sonuta, dnm gerektirmeyen korozyona dayankl ferritik elikler ortaya kar. Bu eliklerde de normal tavlama ve dnm sertletirilmesi yaplamaz. Eer snrlama heterojen bir denge sahas ile olursa, alam elemannn -kat zelti sahasndaki zlebilirlii belirli bir deerde sona erer. 5

Snf 4: daraltlm alan. Bor basta olmak zere karbr oluturucu elementler olan tantal, niyobyum ve zirkonyum bu gruptaki en nemli elementlerdir. -blgesi, bilesen oluumuyla ok gl bir ekilde snrlandrlmaktadr (Sekil 2.2 d). Alam elementlerinin stenitin soutulmasndaki dnm etkisi, zaman-scaklk-dnm (ZSD) diyagramlarnda takip edilebilir. Alam elementleri perlit ve beynit kademelerindeki dnmleri genellikle daha uzun srelere kaydrrlar. Yani kararsz stenitin dnm eilimini azaltrlar. Bu durum alaml eliklerde kritik souma hznn dmesiyle, daha dk soutma hzlarnda da martenzit teekkl etmesini salar.(ekil 2.3)

ekil 2.3: Alam elementlerinin Zaman-Scaklk eimleri zerindeki etkileri Yaln karbonlu eliklerde dnmn en hzl balad burun blgesindeki perlit ve beynit alanlar, yaklak ayn soutma erisi zerinde ve birbirini izler biimde bulunurlar. Bylece, beynitin srekli souma ile elde edilmesi gleir. Alamlama birlikte kark ve zel karbrlerin segregasyonu iin karbonun yannda difzyon yapmas gereken alam elementleri, ncelikle perlit oluumunu daha yksek scaklklara ve uzun srelere kaydrrlar. Yani beynit burnu ayrlarak ne kar. Dolaysyla alaml eliklerde srekli soutmada da nemli miktarda beynit elde edilebilir. Karbr yapc elementlerin daha fazla miktarlarda bulunmas halinde ise perlit ve beynit kademeleri arasnda dnn olmad bir scaklk aral ortaya kar. Alam elemanlarnn perlit ve beynit dnm balangcn geciktirmeleri daha dk souma hzlarnda da martenzit oluumuna imkan salar. Yani elikte st souma hz azalr. Bundan dolay, daha dk souma gc olan ortamlarda ani soutmalarda da martenzitik yap ve daha fazla sertleme derinlii elde edilebilir. 2.3.Fe-Cr-Ni Sistemi Demir-krom ikili denge diyagram (Sekil 2.4), kromun -alann %13 Cr miktarnn zerinde tm scaklk aralnda ikili alamlar ferritik olacak ekilde snrlandrdn ve %12-13 Cr aralnda da dar bir ( + ) alan braktn gstermektedir. Buradaki ferrit normalde ferrit olarak anlr. nk bu eliklerde bu faz ergime noktasndan oda Saklna kadar srekli bir varolu alanna sahip olabilmektedir. kili alama karbon ilavesi -alann daha yksek krom miktarlarna doru (Sekil 2.5), ayrca (+) faz alann da %0,3 karbon miktarna kadar geniletir. % 18 Cr ieren bir elie artan miktarlarda karbon eklenirse yaklak %0,004 karbona kadar olan aralkta elik 6

tamamen ferritiktir (Sekil 2.5 a) ve dntrlemez. %0,08-0,22 karbon arasnda (+) yaplar oluturan ksmi dnm mmknken %0,4 C zeri elik eer -alanndan yeteri kadar hzl soutulursa tamamen stenitik yaplabilir (Sekil 2.5 b). Karbonun ikinci etkisi Sekil 2.5' de belirtildii gibi yapya karbrleri sokmasdr: stenitik eliklerde M23C6 oluan en nemli karbrdr ve korozyon direnci zerinde nemli bir etkiye sahip olabilir.

ekil 2.4: Fe-Cr denge diyagram

ekil 2.5: Fe-Cr diyagramna karbonun etkisi a) 0,05C, b) 0,4C. Dk karbonlu bir demir-% 18 Cr alamna nikel eklenirse, -faz alan yaklak %8 Ni seviyesi ve oda scaklna kadar geniletilerek (Sekil 2.6) %18 Cr %8 Ni esasl stenitik eliklerin benzer 7

bir grubu oluturulur. Bu zel bileim, steniti oda scaklnda tutmak iin minimum bir nikel miktarnn gerekli olmasndan kaynaklanmaktadr. Hem daha dk hem de daha yksek krom miktarlarnda daha fazla nikel gereklidir. rnein daha fazla korozyon direnli yksek kromlu elikler, rnein %25 Cr'lu, steniti oda scaklnda elde etmek iin yaklak %15 nikel gerektirirler. Martenzit oluumu, tamamen stenit eldesinin yetersiz olduunu gsterir. Ms scaklnn oda scaklnn altnda olduu durumlarda kararl bir stenitten sz edilebilir. 18Cr8Ni elii aslnda oda scaklnn hemen altnda bir Ms deerine sahiptir ve soutma srasnda, rnein svlatrlm havada nemli dzeyde martenzite dnecektir. Sekil 2.6 ayrca M23C6faznn yaklak 900 C'nin altndaki scaklklarda var olduunu gstermektedir. Bununla birlikte elik 1100-1150 C'ye stldnda znr ve su vermede ise keltisiz stenit elde edilir. Ancak 550-750 oC aralna yaplacak bir stma ile M23C6 tercihli olarak tane snrlarnda tekrar kelecektir.

ekil 2.6: 18Cr-8Ni eliinin faz diyagramna karbonun etkisi. Mangan -alann geniletir ve bu nedenle de nikelin yerine kullanlabilir. Ancak nikel kadar gl bir -oluturucu deildir ve etkinlik asndan yaklak yarsna karlk gelmektedir. Dolaysyla mangan iin daha yksek miktarlar gerekmektedir. Kromun olmamas durumunda yksek karbonlu (% 1-1 ,2) steniti bile stabilize etmek iin %12 civarnda Mn gereklidir. Tipik Cr-Mn elikleri eer karbon miktar dkse oda scaklnda stenitik konumda kalmak iin %12-15 Cr ve %1215 Mn gerektirir. Karbon gibi azot da ok gl bir stenit oluturucudur. Her iki elementde, stenitte ara yer znenleri olarak, mevcut en etkili kati ergiyik sertletiricileridirler. Taneler aras korozyona kars daha az eilimi olduundan kati ergiyik asndan azot daha yararldr. %0,25'e kadar azot 8

konsantrasyonlarnn kullanlmasyla bir Cr-Ni stenitik eliinin akma gerilmesini neredeyse ikiye katlayabilmek mmkndr. eitli elementlerin krom-nikel paslanmaz eliklerin temel yaps zerindeki etkisini gstermenin en uygun yollarndan biri, kaynak proseslerinde sklkla kullanlan Schaejjler diyagramdr. Diyagramda oda scaklnda nikel ve krom edeerleri cinsinden stenit, ferrit ve martenzitin iin bileimsel snrlar gsterilmitir (Sekil 2.7). En basit dzeyde diyagram, demir-krom-nikel alamlar iin anlan fazn varolu alanlarn gstermektedir. Bununla birlikte dier alam elementleri iin krom ve nikel edeerleri kullanldnda diyagram ok daha geni bir uygulama alanna cevap vermektedir. Tm miktarlar ktle-% olmak zere krom edeeri, en yaygn ferrit oluturucu elementleri kullanlarak ampirik olarak syle belirlenir: Cr edeeri = (Cr) + 2(Si) + 1,5(Mo) + 5(V) + 5,5(Al) + 1,75(Nb) + 1,5(Ti) + 0,75(W) Benzer ekilde nikel edeeri de ileri gelen stenit oluturucu elementleriyle aadaki gibi belirlenmitir: Ni edeeri = (Ni) + (Co) + 0,5(Mn) +0,3(Cu) + 25(N) + 30(C). Metalik elementlere oranla karbon ve azotun daha byk olan etkilerine zellikle dikkat edilmelidir. Diyagram belirli bir eliin oda scaklnda tam stenitik olup olmayacann belirlenmesinde son derece yararldr. Bu durum ktlesel eliklerce, zellikle de kaynak metali ile ilgilidir, nk kaynakta hatalarn ve lokalize olmu ar korozif saldry nlemek iin yapnn tanmlanmas ounlukla nemlidir.

Sekil 2.7: Schaeffler diyagram. Cr-Ni paslanmaz eliinin temel yapsndaki alam elementlerinin etkisi. 2.4.Alam Elementlerinin Yapya, Dolaysyla Dnm ekline Etkileri 9

Elementlerin eliin yapsnda tek elementli faz, kat zelti ve intermetalik balant durumunda bulunmas, malzemenin zelliklerini ok farkl ekilde etkiler. Tek elementli fazlar, yalnzca kurun ve bakrdan kaynaklanabilir. Bu fazlarn oluturabilecei olumlu etkiler snrl olduundan her iki metal de alam elementleri arasnda nemli bir yer igal etmezler. Buna karn, Cr, Al, Ti, Ta, Si, Mo, V, W, C, Co, Ni, Mn, N elementleri kat zelti veya intermetalik balant meydana getirerek geni lde zellik deiimine yol aabildikleri gibi eliklerin alamlandrmasnda da nemli yer tarlar. Alam elementlerinin demir ile kat zelti oluturmas, atom aplarnn oran ile kristal yaplarna baldr. Bunlardan Cr, Al, Ti, Ta, Si, Mo, V, W ncelikle -(ferrit)demirinde zndklerinden dolay ferrit yapclar, C, Co, Ni, Mn, N ise benzer nedenle (stenit) yapclar olarak adlandrlr. ntermetalik balantlar, en az iki alam elementinin atomlar arasnda ok byk ekme kuvvetlerinin bulunmas sonucu ortaya karalar. Bileimlerinden farkl ve karmak bir kristal yapya sahip olup, genellikle ok sert ve gevrektirler. eliklerde zellikleri iyiletiren en nemli intermetalik balantlar karbr ve nitrrler ile hem N ve hem de C ieren karbonitrrlerdir. nemli karbr yapc elementler ve bu elementlerin karbr yapma eilimleri aadaki sraya gre artar: Mn < Cr < Mo < W < Ta < V < Nb < Zr < Hf < Ti Zayf karbr yapclar olan Mn ve Cr demirkarbrde (Fe3C) znerek kark karbrler, (Fe,Cr)3C, (Fe,Mn)3C, M3C karbrleri teekkl ettirirler. Bu karbrler 650 oC scaklkta znmeye balarlar. Kromun demirle yapt M7C3, M23C6 karbrleri hegzagonal ve kbik yapdadr ve daha kararldr. Buna karlk ortorombik olan M2C (W2C, Ta2C) ve kbik yapl olan MC (TaC, NbC, VC, TiC, ZrC, HfC) karbrleri ok yksek scaklklara kadar kararllklarn muhafaza ederler. En nemli nitrr yapclar Al, Mo, W, Ta, Cr, Zr, Nb, Ti, V, B elementleridir. Bunlarn oluturduu nitrrlerden kbik yapl olanlar olduka kararldr. 2.5.Alam Elementlerinin Temper lemindeki Etkileri Sertletirilmi eliklerin yeniden stlmalar neticesinde malzeme yumuar. Temper denilen malzemenin stlmas ileminde scakln artrlmas ile sertlik srekli azalr. Alam elementlerinin genel etkisi malzemenin yumuama orannn drmesidir. Bu sebepledir ki alaml elikler belirli bir sertlie ulamak iin uygulanan sl ilem esnasnda daha yksek temper scaklna ihtiya duyarlar. Ferit faz ierisinde znen elementler (Ni, Si, Mn) temperlenmi eliklerin sertliklerinin deiimi zerine ok az bir etkiye haizlerdir. Kompleks karbr oluturucu elementler (Cr, W, Mo, ve V) malzemenin yumuamasnn engellenmesi zerinde nemli derecede etkiye sahiptirler. Ayrca bu elementler sadece yapnn temper scaklnn artrmadklar gibi, scakln art ile birlikte bir miktar sertlik artn da salayabilirler. Bu tr sertlik art ikincil sertlik olarak ta adlandrlr. Bu olayn temelinde ise kk alam karbrlerinin kelmesi yatmaktadr. 3. PASLANMAZ ELKLER VE ETLER

10

Paslanmaz elikler korozyon direnci ve s direnci uygulamalarnda kullanlan malzemeler olarak bilinirler. Bu tr malzemelerin saysal sistemle ifadeleri 3 ana rakam ile zetlenmitir. Son iki rakam zel bir neme haiz deil iken ilk rakam malzemenin hangi guruba dahil olduunu belirtmektedir.(Tablo 3.1) Bu tr yapdaki malzemelerde korozyon direnci, yzeyde teekkl eden ok ince, yapkan ve kararl olan krom oksit veya nikel oksit film tabakasnn elik yzeyini andrc ve oksitleyici ortamdan korumas zelliinden kaynaklanmaktadr. Bu zellik dk kromlu yap eliklerinde grlmez, ancak krom orannn %10 konsantrasyonunu gemesiyle ortaya kar. Tablo 3.1: Paslanmaz eliklerin standardizasyonu Grup No Gruplar 2XX Cr-Ni-Mn; Sertletirilemez, steniitik, manyetik olmayan yapdadrlar 3XX Cr-Ni; Sertletirilemez, steniitik, manyetik yapdadrlar 4XX Cr Sertletirilebilir, martenzitik, manyetik olmayan yapdadrlar 4XX Cr Sertletirilemez, ferritik, manyetik yapdadrlar 5XX Cr Dk krom orannda ve s direnli yapdadrlar Paslanmaz eliin olduka yksek miktarda krom elementi iermesi sebebiyle demir karbon denge diyagram yerine, Demir-krom-karbon l faz diyagramnn denge diyagram olarak kullanlmas gerekir. Krom miktarnn art ile bu elementin oluturmu olduu paslanmaz elik alamnn kritik scakl artar ve stenit alan daralr. Fakat, karbon miktarnn yeterince artrlmas ile bu elikler yaplarnda martenzitik yap deiikliinin oluturulabilmesi iin sl ileme uygulanabilecek hale getirilebilirler. erisinde %18Cr ieren Fe-C ikili faz tahlil edelim. Karbon miktarnn dk olduu noktalarda elik sertletirilemez, nk yksek scaklktan yapya su verilmesi neticesinde yapda sadece ferrit oluacaktr. Karbon oranndaki art ile bu eliklerde daralan blgesi genilemeye balar. Dolaysyla byle bir yapya su verilmesiyle faznn dnm neticesinde ar doymu ferrit, perlit yaps ile sertlik art gzlenir. Karbon oranndaki arta devam edilmesiyle hzl su verme koullarnda martenzitik yap elde edilir. Bu yapda ayrca znmemi karbrde bulunur. Krom elementine Nikel elementinin ilavesi neticesinde Fe-Cr-C dengesi deiime urayacaktr. Esasta yaanan deiim faz alannn genilemesidir. Cr elementinin %18 Ni elementinin ise %8 olarak sabit tutulmas halinde Fe-C ikli faz diyagram incelenecek olursa Yksek scaklkta teekkl eden stenit faznn scakln dmesiyle oda scaklnda yapda kalnt stenit olarak bulunduu grlecektir. Mikroyapnn oda scaklndaki analizinde, %0.7C miktarna kadar martenzit faz karm teekkl ederken, karbonun art ile mikroyapda sadece -martenzit faz karm bulunacaktr. Paslanmaz elikler atmosfer ortamndan etkilenmezler. Paslanmaz (stainless) kelimesi; hava, nem ve kirli ortamda karncalanma, benek, lekelenme olumas ve paslanmaya kar direnli olmay ifade eder (Lula, 1993). Bu elikler, % 12-30 arasnda krom ieren demir esasl malzemelerdir (Behall, 1982). Paslanmaz elikler oda scaklnda 250-1750 MPa akma gerilmesine sahiptirler. leme scaklklar genellikle 750 C civarndadr. Baz uygulamalarda ileme scaklklar 1100 C ye kadar kabilir (Barret, 1980). Baz paslanmaz elikler yksek scaklklarda tokluklarn muhafaza ederken, dk scaklklarda da bu zelliklerini korurlar. Belli trlerdeki paslanmaz elikler kendine zg koullar altnda geleneksel yntemlerle retilir ve ekillendirilebilirler. Bu eliklerin retimi; dvlerek, dklerek, haddelenerek ve toz metalurjisi teknikleri ile ekillendirilerek yaplabilir. Paslanmaz elikler ounlukla ilenerek ekillendirilir. Birletirme 11

ilemleri, kaynak, lehim ve sert lehimleme ilemleri ile yaplr. Paslanmaz elikler, sade karbonlu ya da dk karbonlu elikler zerine yekpare kaplama yaplarak da kullanlmaktadr. Paslanmaz elikler, belli uygumlalar iin yaplan zel alamlar ve eitli firmalar iin gelitirilmi birok standart bileimleri kapsamaktadr. Bu elikler basit alaml eliklerden farkl olup, yksek oranda krom elementiyle birlikte belli miktarlarda nikel ve deiik oranlarda molibden, titanyum, vanadyum ve niobyum gibi dier katk elementleri de ieren demir esasl kompleks alamlardr. Yksek krom ve yksek nikel, sya dayankl dier alam elementleri ierisinde dalarak karrlar. Eer alam miktar demir ieriinin yaklak yars kadar ise bu durumda alam, paslanmaz elik grubu dnda kalr. Paslanmaz s, korozyon, anma ve paslanmaya kar direncin gerekli olduu yerlerde olduka fazla kullanlmaktadr (Peter vd, 1992). Bu elikler tekstil makineleri, otomotiv endstrisi, gda sanayi, ak deniz tesisleri, gemiler, uaklar, uzay aralar, inaat (yap) sanayi petrol tayan nakil aralar, rafineriler, g jeneratrleri, trbin kanatlar, cerrahi ekipmanlar, elik eya, mobilya sanayi, beyaz eya sanayi ve silah sanayi gibi birok alanlarda sz konusu zelliklerinden dolay tercih edilirler (Lula, 1993). Ferritik paslanmaz elikler, paslanmaz eliklerin bir trn tekil etmektedir. Bunlar esas itibariyle btn scaklklarda KHM (kbik hacim merkezli) olup, yeterli miktarda krom ve ferriti kararl hale getiren Mo, Si, Al vs. gibi elementler ieren demir-krom alamlardr. Karbon ve azot ierikleri en alt dzeyde tutulmaldr. ayet karbon ierii dk tutulamyorsa taneler aras korozyonu nlemek iin; karbonun drt kat titanyum, sekiz-on kat niobyum veya karbonun on alt kat tantal ilave edilmelidir. Bu alamlarn mikro yaps -Fe (ferrit) ve M23C6 karbrnden ibarettir. Fakat yksek scaklklarda yaplan tavlama nedeniyle (sigma) faz da ortaya kar (Kathleen, 1992). Karbr kelmesini yok etmek iin alam 1050-1100 C arasndaki scaklk blgesinde yeterince tavlandktan sonra hzl soutulur. 400-500 C ler arasndaki scaklk blgesinde stldklar zaman 475 C gevreklki gsterirler. 540-870 C arasndaki tavlamalar (sigma) faz gevrekliine yol aar. Eer (sigma) faz meydana gelmise 900 C scakln zerine stld zaman bu faz zlmeye balar (Lula, 1993). Bu elikler ince taneli bir yapya sahiptirler ve 1150 C nin zerindeki scaklklarda ar tane bymesi gsterirler. Taneler irileince de yksek scaklk gevreklii meydana gelir ve ostenit-ferrit dnm olmad iin byyen taneleri sl ilemle kltme olana yoktur (Schmidt vd, 1974). Ferritik kromlu paslanmaz elikler, pahal ve nemli bir element olan nikel iermemeleri nedeni ile ostenitik krom nikelli paslanmaz elikten daha ucuzdurlar. Bu da, maliyet asndan nemli bir avantaj tekil etmektedir. Ayrca bu elikler olduka parlak ve dekoratif bir grne de sahiptirler. Bu tr paslanmaz elikler, dnya paslanmaz elik tketiminde ostenitik krom-nikelli paslanmaz eliklerin ardndan % 30 luk bir pay ile ikinci sray almaktadrlar ( Lula, 1993). Paslanmaz elik ve s direnli malzemelerin sl ileme verdikleri tepki bu malzemelerin kimyasal kompozisyonlar ile ilgilidir. Bu sebepledir ki bu malzemeler temelde ana gurupta ele alnmaktadrlar. Ancak, paslanmaz elikler; i yap, zellik ve sl ilemlere yatknlk asndan be farkl gruta incelenebilirler. 1. Ferritik paslanmaz elikler; a.) % 12-14 Cr ieren ferritik paslanmaz elikler, b.) % 17-19 Cr ieren ferritik paslanmaz elikler, c.) % 22-27 Cr ieren ferritik paslanmaz elikler, 2. Martenzitik paslanmaz elikler, 3. Ostenitik paslanmaz elikler, 4. Dubleks ostenitik paslanmaz elikler, 12

5. kelme sertlemesi gsteren paslanmaz elikler. 3.1.Ferritik Paslanmaz elikler Ferritik paslanmaz elikler %11,5-30,5 Cr (krom), %0,20ye kadar C (karbon) ve dk miktarda Al (alminyum), Nb (niobyum), Ti (titanyum) ve Mo (molibden) gibi ferrit dengeleyici elementler ierir. Bunlar her scaklkta ferritik yapdadrlar ve bu nedenle stenit oluturmazlar ve sl ilemle sertletirilemezler. Bu grupta yeralan rnlerin banda 405, 409, 430, 442 ve 446 gelmektedir. Tablo 3.2de, btn standart ve baz standart d ferritik paslanmaz eliklerin nominal kimyasal analiz deerleri listelenmitir. Isl ilemle sertletirilemezler. Sadece souk ilemle bir dereceye kadar sertleebilirler. Manyetiktirler, scak ve souk hadde uygulanabilir. Malzemenin maksimum sneklii ve korozyon direnci tavlama sonras elde edilebilmektedir. Tavlama sonras, ferritik paslanmaz eliklerin mukavemeti karbonlu eliklerden yaklak olarak %50 nisbetinde daha yksektir ve korozyon direnleri ile mekanik ilenebilme zellikleri martenzitik paslanmaz eliklere gre ok daha yksektir. Kolayca souk ilenebilme zelliklerinden dolay zellikle derin ekme ile ekillendirilen paralarn retiminde kullanlrlar. rnein, kimyasallar ve yiyecek kaplar, mimari ve otomotiv sektrnde tercih edilirler. Tablo 3.2: Ferritik paslanmaz eliklerin nominal kimyasal analiz deerleri

Ferritik paslanmaz eliklere uygulanan tek sl ilem bu malzemenin tavlama sl ilemidir. Bu ilem neticesinde malzemenin souk ilem ve kaynak sonras sahip olaca gerilimler giderilir. Isl ilem esnasnda dikkat edilmesi gereken husus 400-550 oC scaklk aralnn yava geilmesi 13

neticesinde yapda faznn tane snrlarnda olumas sebebiyle ok gevrek ve krlgan bir doku tezahr eder. Malzemenin darbe tokluu der. Krlganlk zellii krom miktarnn art ile doru orantl olarak artar. zellikle 446 tipi alamda bu istenmeyen durum had safhaya kar. Baz sl ilemler, zellikle maksimum snekliin elde edilmesi frnda soutma ilemi sonras krlganlk zelliinin olumamams iin kontrol edilmelidir. Ferritik elikler genellikle 500 oC krlganl scaklnn zerine ve stenit faznn olumaya balad scakln altndaki scakla kadar stlp tavlanrlar. Maksimum snekliin kazandrlmas iin A1 scaklnn zerinde yaplan sl ilemlerde soutma ok yava yaplr. Ferritik elikler temperlenmezler. nk tezahr edecek martenzit faz ihmal edilecek kadar azdr ve 500-550 oC scaklk aralnda krlganlk zellii zuhur edebilir. Bu alamlar oda scaklnda manyetiktir ve bu zelliklerini Curie scaklna (768 C) kadar korurlar. Bu gruptaki elikler % 12-30 Cr ierir. Nikel ihtiva etmezler. Ayrca karbon oran % 0.02 ile 0.12 gibi ok dk deerdedir. % 12 Cr lu ferritik paslanmaz elikler; dk maliyette retim ve iyi korozyon direnci salar, bu elikler otomotiv egzost sistemlerinde ve dier fonksiyonel uygulamalarda geni ekilde kullanlrlar. Orta derecedeki krom alamlar otomotiv aksesuar, eritler, jantlar, tampon, far ereveleri, mutfak eyas, tencere, aydanlk, cezve vs. yapmnda kullanlr. % 17-30 krom ieren yksek kromlu elikler korozyona kar yksek direncin ve yksek scakln gerektii yerlerde kullanlmaktadr. Bu eliklerde ferriti tamamen kararl hale getirebilmek iin yeterli miktarda krom ve dier alam elementlerine ihtiya vardr. blgesini genilettii dnlen karbonun ok dk oranlarda tutulmas gerekir. Bu sayede yksek tokluk ve ekilebilirlik korunurken, ostenit dnm de engellenmi olur. Isl ilem grm paslanmaz elikler ok taneli ve tek fazl bir mikro yapya sahiptirler. ekilebilirlik ve toklua etki eden zararl fazlarn oluumunu engellemek iin alamlandrlm ferritik tanelerin yksek scaklkta (1100 C de homojenletirme) sl ilemi grdkten sonra hzl soutulmalar gerekir. Ferritik paslanmaz eliklerin ostenitik paslanmaz elikler gibi sl ilemlerle mukavemetleri arttrlamaz. Genel olarak bu eliklerin akma mukavemetleri 240-410 MPa, ekme mukavemetleri ise 380-585 MPa dr. ekil deitirme yetenekleri % 25-35 arasndadr. eitli alamlarla mukavemet artrma ilemiyle akma mukavemeti 515 MPaa, ekme mukavemeti ise 650 MPaa ykseltilebilir. Ferritik paslanmaz eliklerin ekil deitirebilirlii ve tokluu birok faktre baldr. Esas itibariyle K.H.M li ferritik yapnn mukavemet ve dayanm, zellikle oda scaklnn altndaki birok scaklklarda plastik deformasyonun dmesine baldr. Scakln dmesiyle ekilebilirlik iddetle der ve mukavemet hzl bir ekilde ykselir. nk K.H.M li yapda mevcut olan vida dislokasyonlar apraz bir ekilde kayar. Bunun neticesinde plastik ekil vermeden dolay mikro boluklarn bir araya gelmesiyle ara blgelerde atlak teekkl etmi olur. Bu tr atlaklarn meydana geldii scaklk ngilizce literatrde DBTT (Ductile-to-Brittle-Transition Temparature) gevrek krlmaya gei scakl olarak tanmlanr (Krauss, 1993). Bu atlak ikinci faz partikllerinin olduu blgeye yerleir. Bu eliklerde DBTT ye etki eden dier faktrler para kalnl, tane bykl, malzeme bnyesinde bulunan karbon, azot ierikleri ve ikinci faz partikllerinin varlna baldr. Bylece ince taneli yap, dk karbon ve azot ierikleri ve uygun sl ilemlerle ikinci faz partiklleri yok edildii taktirde ekilebilirlik ve tokluk arttrlm olur. Ayrca dkm ilemini mmknse koruyucu gaz (argon) atmosferinde oksijen ile azotu kat eriyik bnyesinden uzaklatrarak yapmak yararl olur. Bu eliklerde karbon elementi mmkn olduu kadar dk tutulmaldr. Ayrca Ti, Mo, V ve Nb gibi yapy kararl yapan alam elementleri katlrsa ferritik paslanmaz eliklerin tokluunu gelitirici katk yapar (Krauss, 1993). AISI 400 (American Iron and Steel Institute) serisi olarak ok sayda ferritik elikler mevcut olup, bunlar eitli alam elementleri ierirler. Bu elementlerden Mo, Si, Al ok kuvvetli ferrit oluturuculardr. Temel ostenit oluturucu element nikel olup, bu eliklerde bulunmaz (Hanson, 1986). Kat eriyikte erimeyen karbr veya nitrrler ferriti daha da kararl yaparlar. Aslnda ferritik paslanmaz elikler tm scaklklarda ferritiktir ve bu nedenle sl ileme tabi tutularak 14

mukavemetini arttrmak zordur. Tablo 2.1 de baz ferritik paslanmaz eliklerin mekanik zellikleri ve kimyasal bileimleri verilmektedir. Bu eliklerin ilenebilirlii ve derin ekilebilirlik zellii iyidir (Piffe, 1990). zellikle AISI 409, 430, 434, ve 436 tipi eliklerin derin ekilebilirlikleri daha da iyi saylr. Bu eliklerin alma sertliinin dk olmas nedeniyle ekilebilirlii mkemmeldir. Ferritik eliklerin entik darbe dayanm veya atlak ilerlemesine gsterdii diren olarak tanmlanan tokluk nispeten dktr (Lula, 1993). Yksek scaklklarda ostenitik yapda olan ferritik eliklerin bazlar (AISI 405, 429, 430 ve 434) sertletirilebilmektedir. Fakat bu elikler ok krlgan olduklarndan sertletirilmi olarak nadiren kullanlrlar. Genellikle tavlanm olarak kullanlrlar. Souk ilendiinde pekleme nedeniyle, mukavemetleri ykselir. Fakat ilenirken sertleme derecesi dktr. Bu nedenle ulalan mukavemet deeri ostenitik eliklerle karlatrldnda, yksek olmadklar gze arpar. Ayrca bu eliklerin uzama deeri hzla dtnden souk haddeleme artlarnda nadire kullanlmaktadr. Ferritik eliklerin korozyon ve oksidasyon direnci dorudan krom ierii ile ilgilidir. AISI 405 ve 409 tipi dk krom ieren ferritik elikler orta derecede korozyona etkili ortamlarda birinci dereceden tercih edilmektedir. % 17 krom ieren AISI 430, 434 ve 436 tipi elikler atmosferik artlarda iyi korozyon direncine sahiptirler. Bu nedenle ou kez dekoratif uygulamalarda kullanlmaktadr. Yksek krom ieren AISI 442 ve 446 tipi ferritik elikler ise, yksek scaklklarda oksidasyon direnci gerektiren yerlerde kullanlr (Hanen, 1974). 3.1.1. % 12-14 Krom (Cr) eren Ferritik Paslanmaz elikler

Bu elikler yksek kromlu eliklere nazaran daha dk korozyon direncine sahiptirler. AISI 405 tipi eliin imalatnn kolay olmas ve dzgn ekil verilebilmesi asndan buhar trbinlerinin yapmnda ve rafinerilerinde kullanlmaktadr. Bu eliklerin kaynak kabiliyeti iyi saylr. I.T.A.B ( Isnn Tesiri Altndaki Blge) de ekseriya taneler irileme gsterir. AISI 405 tipi eliin daha da cazip olmas dk maliyete sahip olmasndan kaynaklanmaktadr. AISI 409 tipi elik, tamamen ferritiktir. Bu nedenle bu elik erit ve levhalar eklinde imal edilebilir. Bu elikler otomobil endstrisinde egzost paralar ve alan birok aksamn yapmnda kullanlmaktadr. AISI 409 tipi elik kolay kaynak edilebilir ve ekillendirilebilir. Bu eliin korozyon ve oksdasyon direnci parann kullanm mr iin yeterli saylr. Otomobillerin egzost blgelerindeki yksek scaklk olmas dolaysyla bu elikler tercih edilir (Lula, 1993). Bu elie oksidasyon direncini artrmak iin % 1 alminyum katlr. Yksek scaklklarda mukavemetin artmas iin ise % 0.75 Cb (colombium) ilave edilmektedir (Avner, 1986). 3.1.2. % 17-19 Krom (Cr) eren Ferritik Paslanmaz elikler AISI 430, 434 ve 436 tipi elikler otomotiv aksamlar, ev gereleri, mutfak eyalar ve btn dekoratif eyalarla ilgili geni uygulamalarda kullanlmaktadr. AISI 430 tipi elik ilk olarak otomobiller zerinde kullanlmtr. Fakat kn yollarda kullanlan tuz miktarnn artmasyla bu eliin korozyon direncini ykseltme gereksinimi domutur. % 1 molibdenli AISI 434 tipi elik AISI 430 tipi elik yerine kullanlmak zere gelitirilmitir. Yksek scaklklarda bir ksm ostenit eklinde teekkl eden btn bu alamlar oda scaklnn zerindeki bir scakla soutularak gevrek martenzite dntrlm olur. Bu sebeple bu alamlarn kaynak edilebilirlii iyi deildir. Dier taraftan AISI 439 tipi elik tamamen ferritik olup, taneler aras korozyon iin titanyum ile kararl hale getirilir ve kaynakl birletirme uygulamalarnda kullanlr (Dillamore, 1968). 3.1.3. % 22-27 Krom (Cr) eren Ferritik Paslanmaz elikler

15

AISI 442 ve 446 tipi elikler bu gruba girmektedir. Fakat bunlardan sadece AISI 446 grubu elik endstriyel neme sahiptir. AISI 446 grubu bu elik ok iyi oksidasyon direncine sahiptir. Yksek scaklklarda dk gerilmeli durumlarda her zaman kullanlr. Bu eliin mukavemeti dk saylr (Perepezko, 1987). 3.2. Martenzitik Paslanmaz elikler % 12-17 Cr ve osteniti stabilize eden karbon ierirler. Nikel iermeyen bu eliklerdeki karbon oran % 0.1-1.0 C deerleri arasndadr (Kathleen, 1992). Bu elikler dklrken kalp ierisinde souma srasnda bile martenzite dnebilir, kolayca sertleebilirler ve sertlikleri yaklak olarak 60 HRC deerindedir (Peckner, 1977). Sertletirme ve sonrasnda temperleme ile mekanik zellikler ykselir ve korozyon direnci artar. Bu amala temperleme ilemi yaklak olarak 480 C scaklkta yaplr. Bu scaklkta M3C karbr M23C6 karbrne dnr. Temperleme ilemi 540 C ve zerinde yaplacak olursa o zaman baskn fazlar (sigma) ortaya kar ve malzemenin mekanik zelliklerine zarar verir. Bu elikler yksek Cr iermelerinden dolay dk alaml takm eliklerine nazaran daha hassastrlar (Kathleen, 1992). Martenzitik paslanmaz eliklerin korozyon direncini arttrmak iin yapya Mo ve V elementleri ilave edilir (Tekin, 1981); anma direncini ve yzey sertliini arttrmak iin nitrrleme yaplr (Paul, 1993). Bu eliklerin scak ekillendirme ilemi 1100 C scaklkta gerekletirilir. nk bu scaklkta yap tamamen ostenitiktir. Bu elikler yksek mukavemet ve anma direnci gerektiren yerlerde; tekstil, gda, kat ve boya sanayinde kesici ve kartrc eleman yapmnda, trbin kanatlar, pompa ve konkasr ekileri gibi paralarn imalinde kullanlr (Krauss, 1993). Tablo 3.3: Martenzitik paslanmaz eliklerin nominal analiz deerleri

Bu tr elikler i yaplarnda %11.5-18 nispetinde Cr ieren elikler olup, bu tr eliklere 403,410,416, 420, 440A, 501 ve 502 elikleri rnek verilebilir. 410 ve 416 tr elikler bu gurubun en tannm elikleridir ve bu elikler trbin kanatklarnda, korozyon direnli dkm uygulamalarnda kullanlrlar. Tablo 3.3de, btn standart martenzitik paslanmaz eliklerin nominal kimyasal analiz deerleri listelenmitir Martenzitik yapdaki elikler manyetik zelliklere haiz olup bir zorluk ile karlalmadan souk ilenebilirler. zellikle dk karbon ihtiva eden yaplar ile mekanik olarak ienebilirler. Tokluk 16

zellikleri iyidir. Nemli havann, baz kimyasallarn korozyon direncine kar direnlidirler. Ancak korozyon direnleri ferrirtik ve stenitik paslanmaz elikler kadar iyi deildir. Martenzitik paslanmaz eliklerin sl ilemleri esas itibar ile karbonlu ve dk alaml eliklerin sl ilemleri ayndr. Temel fark, bu eliklerde yksek alam konsantrasyonunun dnm yavalatmas ve sertleebilirliin ok yksek olmasdr, yle ki maksimum serlik havada soutmayla elde edilebilir. Bu tr eliklerin sl ilemleri esnasnda, dnm blgesinin stne dek stlrlar ( 100 oC) ve hava veya yaa ekilirler. Yksek scaklkta bekleme sreleri ok az tutulmaya allr. nk, dekarbrzasyon ve tane bymesi mekanizmalar yapda deformasyonlar tezahr edebilir. Ayrca dikkat edilmesi gereken nemli noktalardan biri ise bu yapdaki malzemelerin 400-600 oC scaklk aralnda temperlenmemeleri gerekliliidir. nk, tokluk debilir. Temperleme 650 oC scakln zerinde yaplmaldr. Daha yksek scaklktaki temperleme ilemleri ile baz karbrlerin kelmesi ve korozyon direncinde azalma yaanabilir. Paslanmaz elikler gurup olarak incelendiinde, karbonlu eliklere gre mekanik olarak ilenmeleri gayet problemli olan eliklerdir. Bu skntn alabilmesi iin yapya ilave edilen kkrt (416) veya selenyum (416Se) mekanik ilenebilirlii nemli miktarda artracaktr. Selenyum kullanm kkrt ile karlatrldnda korozyon direncinin dmesi asndan daha az problemlidir. %0.6-1.20 C , %16-18Cr ierikli olan 440 tipi paslanmaz eliin korozyon direnci, mukavemeti, anma direnci olduka iyidir. Kullanm alan olarak mutfak eyalar, valf paralar, ve rulman retiminde kullanlrlar. %16-18 Cr ieren dk karbonlu yapya %2 Mertebesinde Ni elementini ilavesi (431.gurup) stenit blgesini aar ve malzemenin sl direnli zellie kavumasn salar. Malzemenin sl ilem sonras soutulmas havada yaplr. Isl ilem kompozisyonun soutulmasnn dikkatlice kontrol edilmesini gerektirir. nk stenit scaklnda -ferrit bulunabilir. Bu tip malzemeler uaklarda fiting malzemesi olarak, kat ileyen makina paralarnda, pompalarda be cvata aksam olarak kullanlabilirler. Krom muhteviyat (%4-6 Cr ) olan 501 ve 502 tipi alamlar oksidayona kar mkemmel diren gsterilirler ve bu zellikleri yap eliine gre muazzam yksektir. Bu tr elikler yada veya havada su alrlar. Mekanik zellikler asndan incelendiinde bu tr malzemelerin zelliklerinin 500 serisi elik ile 400 martenzitik eliinin zellikleri arasnda olduu grlecektir. Bunlara ilave olarak bu tip malzemeler 600 0C scakln altnda korozyon direnleri asndan uygun kullanm zelliklerine sahiptirler. zellikle petrol rafineri ekipmanlarnda s eanjrlerinde valf iskeletlerinde, pompa ringlerinde ve dier fiting malzemelerinde tercih edilirler. 3.3.stenitik Paslanmaz elikler Bu elikler Cr-Ni (3XX) ve Cr-Ni-Mn (2XX) tipinde eliklerdir. Bu elikler stenitik ana dokuya haizdirler. Tavlama artlarnda manyetik zellie sahip deillerdir ve sl ilem ile sertleemezler. Malzeme iinde Cr ve Ni elementlerinin toplam en az %23 tr. Scak ve souk ileme tabi tutulabilirler. Souk ilem, bir takm mekanik zelliklerin deiimine sebep olabilir bu sebeple elik manyetik zellik kazanabilir. Bu guruptaki malzemeler ok direnlere kar direnlidirler ve bu malzemelerde kkrt (303) veya selenyumun (303Se) kullanlmamas durumunda malzemenin ilenmesi olduka zordur. Bu tr elikler en iyi yksek scaklk mukavemetine sahiptirler. Ayrca korozyon direnleri dikkate alndnda, martenzitik ve ferritik paslanmaz eliklere gre ok daha iyi dirence sahiptirler. Tablo 3.4: stenitik paslanmaz eliklerin nominal kimyasal analiz deerleri 17

Tablo 3.4: stenitik paslanmaz eliklerin nominal kimyasal analiz deerleri (devam)

18

302 tipi alam tam 22 tipte deiik varyasyonda yapya modifiye edilmitir. Mesela karbon miktarnn %0.06Ce drlmesi ile 304 tipi alam elde edilir. yle ki elde edilen 304 alamnn kaynak edilebilirlii daha iyidir ve karbr oluumu eilimi daha da zayflar. Kaynak esnasnda karbr kelmesi eiliminden saknmak amacyla karbon miktarnn % 0.03Ca drld alam 304L olarak adlandrlr. Bu alamlarda karbr kelmesi ne denli engellenmi olsa da, zellikle kaynak sonras ve soutma esnasnda 400-800 oC scaklk aralnda ok ciddi kelme problemleri ile karlalr. Bu problemler ok pasolu kaynaklarda daha da artar. Ayn zamanda malzemenin 400-800 oC scaklk aralnda almas da ayn trden problemlerin ortaya kmasn salar. Sorunlarn bertaraft sebebiyle yapya Ti ilavesi (321), Cb ilavesi (347), veya Ta ilavesi tavsiye edilmektedir. Bu ilemin sebebi Cr haricinde karbr teekkl ettirip Crnin yap ierisinde kalmasn salamak ve korozyon direncini yksek tutmaktr. Dengeleyici bir sl ilemi tavlanm veya kaynakl yapy 870 oC scaklkta 2-4 saat kadar tutarak hava veya suda soutma uygulamaktr. Ama tm karbonun Titianyum veya Kolombiyum karbr olarak kertmek krom karbrn kelmesini engellemektir. Tm paslanmaz elikler souk ilemle sertletirilebilmelerine ramen stenitik paslanmaz eliklerde elde edilen sertlik ar en iyi seviyededir. zellikle 201 ve 301 alamlarnda en yksek deer elde edilir. Nikel elementinin kstl miktarda piyasada ulunmas paslanmaz elik retiminde birtakm skntlar oluturmutur. Mn elementinin Ni elementi yerine kullanlabilirliinin aratrmalar neticesinde 201 ve 202 tipi Cr-Mn-Ni tipi paslanmaz elikler retilmitir. 201 tipi paslanmaz elikler %17Cr, %4,5Ni ve %6.5 Mn mikroyapsna sahip olup 301 tipi paslanmaz elikler (%17Cr, %7 Ni) yerine ilenebilirliin ve ekillendirmenin nemli olmad uygulamalarda kullanlabilirler. Bu zelliklerin istenmesi hallerinde ise 202 tipi (%18Cr, %5Ni, %8Mn) tercih edilir. nk Mn elementinin ykseklii deformasyon sertlemesi orann azaltr. 201 ve 202 tipi paslanmaz eliklerin 301 ve 302 tipi paslanmaz eliklere gre kimyasal korozyona kar olan direnlerinin dklne ramen atmosferik artlardaki korozyon direnleri yksek ve karlatrlabilecek nisbettedir.

Tablo 3.5: stenitik paslanmaz eliklerin mekanik zellikleri

19

% Souk Metalin Deformas. durumu 301 Tip Paslanmaz elik 0 Tavlanm 10 So. ekillen 25 So. ekillen 35 So. ekillen 45 So. ekillen 302 Tipi Paslanmaz elik 0 Tavlanm 20 So. ekillen 35 So. ekillen 50 So. ekillen

ekme Akma ekme PSI PSI 33000 67000 12700 0 16400 0 36000 12100 0 13100 0 15100 0 117800 147600 165200 196000 94000 139300 155300 177400

Uzama % 68 47 24 15 61 22 15 6

Sertlik Rockvell B85 C32 C38 C43 B80 C29 C36 C38

Bask Akma PSI 40000 54000 96000 139000 36000 74000 95000 9900

Krlma PSI 57800 89400 151400 184500 50250 120400 151800 155200

Ostenitik paslanmaz elikler; % 16 dan fazla Cr, % 8 in zerinde nikel ve ok dk deerlerde (% 0.03) karbon ierirler. Bu eliklere silisyum, molibden, titanyum, niobyum ve tantal gibi stabilize elementler ilave edilir. Ayrca ostenit fazn oda scaklna kadar indiren ve kararl duruma getiren alam elementleri krom ve nikeldir. Bu elikler ok dk scaklklarda plastik deformasyonla ilerken sertleirler. Bu da ostenit faznn manyetik zellik gstermeyen sk paket hegzagonal -martenzite ve K.H.M li martenzite dnm olarak izah edilebilir (Kathleen, 1992). Dkm, scak veya souk ekillendirme ile retilen bu malzemelerde 800-450 C scaklk aralnda krom karbrn kelmesinden dolay korozyon meydana gelir. Bunu nlemek iin malzeme 1100 C scaklkta yeterli sre beklendikten sonra hzl soutma yaplr (Paul, 1993). Is ve korozyonun bulunduu yerlerde kullanlan bu eliklerin, s iletim katsaylar yumuak eliklerin % 30u kadar ve genlemeleri ise onlardan % 50 daha fazladr. Bu nedenle kaynak yaplrken ok dikkatli olunmal ve Nb ieren ostentik elektrotlar kullanlmaldr (Tekin, 1981) 3.3.1. Krom karbr oluumu Isnn etkisi altnda kalan blgenin 427-871 oC scakla kadar snan blmnde yeralan tane snrlarnda kelen ve taneler aras korozyonu hzlandran krom karbrler burada hassas yap olumasna neden olurlar (ekil 2.1). bu oluum srasnda bir miktar krom zeltiden tane snrlarna doru yer deitirir ve bunun sonucunda bu blgesel alanlarda krom miktarnda azalma olaca iin korozyon dayanm der (ekil 2.2). Bu sorun, kromla birleerek krom karbr olumasna neden olan karbonun yapda dk seviyelerde tutulduu karbonlu (L tipi) ana metallerin ve dolgu metallerinin kullanlmasyla nlenebilir. Bunun yannda kaynak ileminin ntav uygulanmadan yaplmas, s girdisinin dk seviyede tutulmasna zen gsterilmesi ve bakr altlk kullanlarak hzl souma salanmas hassas scaklk aralnda kalma sresinin ksa tutulmas asndan olduka yararldr. 20

Dier bir yntem, stabilize edilmi olan paslanmaz elik ana malzemelerin ve dolgu metallerinin kullanlmasdr. Bu sayede stabilizatr grevi gren alam elementleri karbon ile reaksiyona girecek ve krom miktarnn azalmadan yapda kalmas salanacandan korozyon dayanmnda herhangi bir d ile karlalmayacaktr. Bunlarn dnda kalan baz sl ilem yntemleri pahal olmalar, pratik olmamalar ve paralarda arplmalara yol amamalar nedeniyle pek tercih edilmezler.

ekil 3.1: 18 Cr / 8 Ni (0,10 C)lu paslanmaz eliin tane snrlarnda oluan karbr kelmesi (x1200)

21

ekil 3.2: Krom karbr kelmesi sonucu hassas blgede oluan korozyon 3.3.2. Scak atlak Oluumu Scak atlamann temel nedeni; kkrt (S) ve fosfor (P) gibi elementlerin oluturduu ve tane snrlarnda toplanma eilimi yksek olan dk erime scaklna sahip metalik bileimlerdir. Bu bileimler, eer kaynak dikiinde veya snn etkisi altnda kalan blgede bulunuyorsa, tane snrlarna doru yaylrlar ve kaynak dikii sourken ve ekme gerilmeleri olutuunda atlamaya neden olurlar. Scak atlak oluumu, dolgu metalinin ve ana metalin kimyasal analizinin stenitik matriksde dk miktarda ferrit ieren bir mikro yap elde edilecek ekilde ayarlanmasyla nlenebilir. Ferrit, kkrt ve fosfor bileimlerini kontrol altnda tutabilen ve ferritik-stenitik yapya sahip olan tane snrlar oluturarak scak atlak oluumunu engeller. Bu sorun S ve P miktarlarnn ok dk seviyelerde tutulmas ile de giderilebilir, ancak bu durumda, eliklerin retim maliyetleri belirgin bir ekilde artacaktr. Scak atlama riskine kar dayanm elde edebilmek iin yapdaki ferrit miktarnn en az %4 olmas nerilmektedir. Ferritin varl AWS (American Welding Society) A4.2ye gre kalibre edilen manyetik lm aletleriyle salkl bir ekilde belirlenebilir. Bunun dnda; dolgu malzemesinin ve ana metalin kimyasal analizi biliniyorsa, eitli diyagramlar kullanlarak da bir tahminde bulunmak mmkndr. Bu diyagramlardan en bilineni ve en eski olan 1948 ylnda Schaeffler tarafndan gelitirilen Schaeffler Diyagramdr. Bu diyagramda Cr edeeri yatay eksende, Ni edeeri ise dikey eksende yeralmaktadr. (Cr)e = %Cr + %Mo + 1,5 %Si + 0,5 %Nb (Ni)e = %Ni + 30 %C + 0,5 %Mn (3.1) (3.2)

Schaeffler Diyagram ok uzun yllar kullanlmasna karn, azotun (N) etkisini hesaba katmamas ve diyagramdan elde edilen verilerin, konusunda bilgili birka lm uzman tarafndan belirlenen ferrit yzdeleri ile farkllklar gstermesi nedeniyle gnmzde etkinliini kaybatmitir. 1973 WCR-DeLong Diyagramn Schaeffler Diyagramndan ayran en nemli zellik nikel edeeri hesaplanrken yapdaki azot (N) miktarnn da gz nne alnmas ve sonucun ferrit yzdesine ek olarak FN (Ferrit Numaras) ile belirtilmesidir. (Ni)e = %Ni + 30 %C + 30 %N + 0,5 %Mn (2.3)

Ferrit numaralar, zellikle dk seviyelerde, ferrit yzdeleri ile yakn deerlere sahiptir. Gnmzde en sk kullanlan ve en salkl sonucu veren diyagram ekil 3.3de belirtilen WCR1992 Diyagramdr. ASME artnamelerinin 1994-1995 k dneminde yaynlanan eklerinde WCR1992 Diyagram WCR-DeLong Diyagramnn yerini almtr. Kabul edilen bu en son diyagramda krom ve nikel edeerleri aadaki formllerle hesaplanmaktadr. (Cr)e = %Cr + %Mo + 0,7 %Nb (Ni)e = %Ni + 35 %C + 20 %N + 0,25 %Cu (2.4) (2.5)

22

Ferrit numaras diyagramn nikel edeerini gsteren ekseninden saa doru yatay, krom edeerini gsteren ekseninden yukarya doru dikey izgiler izerek bulunur. Yatay ve dikey dorularn kesitii noktadan geen apraz izgiler ferrit numarasn vermektedir.

ekil 3.3: Katlama faz snrlarn da ieren WCR-1992 Diyagram WCR-1992 ve WCR-DeLong Diyagramlar 308 gibi sk kullanlan paslanmaz elikler iin benzer deerler verir. Ancak WCR-1992 Diyagram, zellikle yksek alaml malzemelerde, yksek manganl stenitik tipteki ya da stenitik-ferritik yapdaki ift fazl paslanmaz elikler gibi daha seyrek kullanlan alamlarda daha kesin ve doru sonular vermektedir. Ferrit numaras, ferritin manyetik olma zelliinden yararlanlarak kaynak metali zerinden llebilir. Bunun iin ticari olarak sata sunulan ve AWS A4.2ye gre kalibre edilmi olan ve ferrit numarasnn direkt olarak okunabildii manyetik lm cihazlarndan, ferritscoplardan ve benzeri cihazlardan yararlanlabilir. Ferrit miktarnn scak atlak oluumundan korunmak iin gereken orandan daha yksek olmamasnda ve belirli gvenlik snrlar ierisinde tutulmasnda yarar vardr. nk ferrit, baz korozif ortamlarda, malzemelerin korozyon dayanmn drr ve yapdaki ar ferrit miktar sneklik ve tokluu azaltr. 3.3.3. Sigma faz oluumu Sigma Faz, ok sert (700-800 Vickers), manyetik olmayan ve gevrek yapya sahip metaller aras bir bileiktir. Rntgen n ile yaplan analizde bileiminin yaklak olarak %52 krom ve %48 demirden olutuu ancak bunun yannda molibden gibi dier alam elementlerini de ierebildii grlmtr. Sigma faz, kromlu veya krom-nikel esasl paslanmaz ve sya dayankl eliklerin kaynak blgesinde oluur. Saf stenitik bir yapdaki sigma faz oluum hz, stenitik ktle ierisinde ferrit ieren yapdakine oranla daha dktr. 23

Sigma faz ile krom karbr kelmesi birbirinden tamamen farkl iki oluumdur. Sigma faz krlganl 650-850 oC scaklklar arasnda grlr ve bu scaklk aralnda kalma sresi ile oluan yapnn younluu arasnda yakn bir iliki vardr. Faz dnm hznn en youn olduu scaklk 720 oC civarndadr. Yapda bulunan ferrit miktarnn %3-4 ile snrl tutulmas durumunda, stenit tanelerinin etraf ferrit ile evrilemeyecek ve krlganlk riski nlenecektir. Buna kart ferrit miktarnn %12yi gememesi ile birlikte esneklik kabiliyeti hzla azalacaktr (ekil 3.4).

ekil 3.4: 20 Cr / 10 Nili ve %3 ferrit ieren paslanmaz elik (x1700) Ferritin sigma fazna dnmesi sonucu kaynak dikiinde oluan atlama eilimini lmeye ynelik olarak gerekletirilen deneye ait veriler ekil 3.5deki grafikte belirtilmitir.

ekil 3.5: Farkl scaklklarda sl ilem uygulanan ve 780 oCde 300 saat sresince tutulan, 20 Cr / 10 Ni ve 1 Nblu stenitik bir yapda bulunan ferrit miktarnn gsterdii etki Ferrit ierikleri %3 ile %12 arasnda deien ve 20 Cr / 10 Ni / 1 Nblu bir elektrodun kullanld be farkl deney paras hazrlanmtr. 24

Daha sonra bu deney paralar 980-1100 oC arasndaki farkl scaklklarda stenitletirilmi, 730 o Cde 300 saat boyunca tutulmu ve sigma faz oluturularak krlgan hale getirilmitir. Ferrit miktarndaki arta bal olarak esneklik (darbe dayanm) azalmakta ve ferrit yzdesi ne olursa olsun stenitletirme scaklndaki art diki zerinde olumlu birer etki yaratmaktadr. Kaynak ilemi srasnda banyonun ok hzl soumas ve katlamas nedeni ile sigma faz kolay oluamaz. Bu sorun esas olarak ferrit ierii ok yksek olan bir kaynakl balantnn kaynak ileminden sonra uzun sre yksek scaklk deerlerinde kalacak bir alma ortamlarnda kullanlmas durumunda karmza kar. Sigma faz konusunda yaplan aratrmalardan elde edilen sonular aada belirtilmitir. a) Sigma faznn oluumu 750 oCde, 650 oCdekinden daha abuk meydana gelir. 750 oCde 30 saat gibi bir zamana gereksinim varken bu sre 650 oCde bir haftaya kar. b) Sigma faz oluumu souk ekil deitirme ile hzlanr. c) Sigma faz oluumuna kuvvetli olarak etki eden elementler: Mo, Cr, Nb ve Si. d) Sigma oluumunu kuvvetlendiren elementlerin miktar yksek ise, belirli artlar altnda, kaynaa bal olmadan ve sl ilem uygulanmadan da sigma faz meydana gelebilir. e) Sigma faz, 950-1100 oC scaklklar arasnda belirli bir sre tavlandktan sonra, suda hzl olarak soutularak giderilebilir. f) Sigma faznn giderilmesi iin uygulanan sl ilemden sonra oluan yapdaki ferrit miktar, sl ilem uygulanmam yapdakine oranla daha azdr. g) Ferrit miktar, paraya 1150 oCde homojenletirme tavlamas uygulanarak daha da drlebilir. Bu durumda ferrit mikro toplanmalar eklinde oluur. h) Isl ilem uygulanmam 19 Cr / 9 Ni / 1,5 Mo tipi elie ait kaynak blgesinin yapsnda bulunan %15 ferrit sigma fazna dnnce, kaynak dikiinin mukavemet zelliklerinde aada belirtilen deimeler meydana gelir: i) ekme dayanm ykselir, akma snr der. j) Uzama, bzlme ve entik dayanmlar nemli derecede azalr. 24 saat 750 oCde tavlanm olan kaynak blgesinin 0 oCdeki entik dayanm, 650 oCde bir hafta tavlanan kaynak yerinin entik dayanm ile hemen hemen ayndr. Buna karn, yapsnda %12 ferrit bulunan kaynak blgesinin entik dayanmnn 1/10u kadardr. Aradaki bu fark, yksek scaklklarda daha da azalmaktadr. 300-400 oCnin zerinde olduka iyi entik deerleri elde edildii iin, yksek iletme scaklnda alan konstrksiyonlarda, sigma faznn neden olduu gevreklemeden korkulmaldr. Sigma faznn neden olduu krlganlk, kaynak blgesinin tavlama yaplmadan nceki durumunda ierdii ferrit miktarna baldr. Eer kaynak blgesi balangta %6,5 ferrit ierirse, sigma dnmesi entik darbe dayanmnn azalmasna neden olmaz. Burada ferrit miktar az olduu iin, ferrit stenitik yap ierisinde a eklinde deil, izole edilmi odacklar halinde meydana gelir. Bu yolla elde edilen sigma, yapya bir sneklik kazandrmaktadr. 3.4.Dubleks Ostenitik-Ferritik Paslanmaz elikler Bu elikler sperplastiklik almasnn bir sonucu olarak gelitirilmilerdir. % 20-30 Cr, % 3-13 Ni ieren dubleks paslanmaz eliklerin mikroyaplar % 50 ostenit % 50 ferritten ibarettir. ok iyi 25

mukavemet ve korozyon direncine sahiptirler. 370-540 C scaklk aralnda tavlandklar zaman mukavemetinde ykselme, tokluunda dme grlr. 545-800 C arasnda tavlandklar zaman sigma gaz teekkl etmi olur bu da yapy krlgan yapar (Kathleen, 1992). Scak ileme genellikle 1000-1200 C arasnda kontroll olarak yaplmaldr. Dubleks paslanmaz eliklerin mekanik zellikleri ferrit ve ostenitin bir fonksiyonu olarak karmza kar (Krauss, 1993). Bu elikler gerilmeli korozyon ve taneler aras korozyona kar iyi diren gsterdiklerinden korozyon direnci ve yksek scaklk gerektiren yerlerde kullanlrlar (Greene, vd 1967). Dupleks paslanmaz elikler stenirtik paslanmaz eliklerin nemli alternatifleri olmulardr. zellikleri, yksek mukavemet, iyi korozyon direnci ve fiyatlarnn makul olmas. Bu tip eliin uygulama alan srekli gelimektedir. u anda petrokimya ve gemi sanayinde kullanlmaktadr. Bu tr elikler ferrit ve stenit fazlarnn en iyi ynlerinin bileimini salamak amacyla gelitirilmilerdir. Dupleks paslanmaz elik mikroyapsnda iki nemli faz birlikte bulundurur. Tipik dupleks yapda %50 ferrit ve %50 stenit faz bulunur. Akma mukavemetleri 450 N/mm 2 .Ferrit faz malzemeye mukavemet kazandrrken, stenit faz yapnn tokluunu artrmakta ve her iki fazn birlikte bulunmas ise yapnn korozyon direncini fazlarn katks orannda etkilemektedir. Bu guruptaki elikler iin en nemli alam elementleri Cr,Ni,Mo,ve N elementleridir. Bu elementler eliin zelliini belirlemektedirler. Baz tiplerde ayrca Cu, ve W de bulunur. 3.4.1. Dupleks paslanmaz elik tipleri Piyasada farkl versiyonlardaki dupleks paslanmaz elik tipleri bulunmaktadr. En yaygn olarak kullanlan tipi 22%Cr5%Ni3%Mo0.15%N kompozisyona sahiptir. Daha yksek alaml dupleks paslanmaz elikler den en yaygn 25%Cr7%Ni4%Mo0.25N kompozisyonuna sahip olup sper dupleks paslanmaz elik olarak adlandrlr. Bu eliklere ait nominal analiz deerleri Tablo 3.6da listelenmitir. ift fazl paslanmaz elikler, daha yksek akma dayanmna sahip olmalar ve gerilmeli korozyon atlamasna kar daha fazla diren salamalar nedeniyle, konvansiyonel tipteki stenitik ve ferritik paslanmaz eliklerinkine gre daha stn avantajlar sunar. ift fazl mikro yap, %21-25 Cr ve %5-7 Ni ieren eliin 1000-1050 oC scaklkta tavlanmas ve ardndan hzl bir ekilde soutulmas ile elde edilir. Tablo 3.6: ift fazl paslanmaz eliklerin nominal analiz deerleri.Tr 2205 UNS numaras S31803 C 0.03 Mn 2.0 Si 1.0 1.0 1.0 0.4 4 0.8 Cr 22.0 23.0 25.5 21.6 25.0 Ni 5.5 4.0 5.5 4.9 5.5 0.035 0.02 P 0.03 S 0.02 Dier 3.0 Mo; 0.14 N 0.1 N 3.0 Mo ; 0.17 N ; 2.0 Cu 2.4 Mo ; 0.10 N ; 0.2 Cu 4 Mo ; 0.28 N

2304 S32304 255 NU744LN 2507 S32750

0.03 2.5 0.04 1.5 0.067 1.7 0.03 1.2

3.4.2. Malzemenin ana zellikleri a) b) c) d) Yksek mukavemeti ve iyi tokluk yi mertebede genel korozyon direnci yi mertebede ukurcuk korozyonuna diren Gerilme korozyonun hassasiyetin az olmas 26

3.4.3. Zayf zellikler a) 300oC scakln zerindeki scaklklarda asla klmamal Bu scakln zerinde 475oC ve sigma faz krlganl oluur. b) Kaynakta ferrit-stenit faz dengesi nemlidir. nk s etkisi altndaki blgede ferrit orann artmas krlmaya sebebiyet verebilir. Ayn zamanda ferrit faznn dmesi de korozyon direncinin dmesine sebebiyet verir. Sonu olara kaynak metalinin ferrit orannn %22-70 aralnda olmas gerekir. c) Faz dengesi sl ileme ve kompozisyona baldr. nk s giriinin yksek olmas dk souma orann ortaya karrken dk s girii yksek souma orann dourur. d) Yksek souma oran yksek ferrit oran ve dk tokluu oluturur e) Dk souma oran krlgan fazlarn oluumuna sebebiyet verebilir. 3.5.kelme Sertlemesi Gsteren Paslanmaz elikler Bu elikler martenzitik, stenitik ve yar stenitik olmak zere ayr tipte retilebilirler. Martenzitik tiplerinde % 0.02-0.07 C ,% 10-16 Cr ve %4-6 Ni bulunur. stenitik tiplerinde %0.050.13 C,%15-17Cr ve %4-9 Ni bulunur. Yar stenitik tiplerinde ise, %0.06-0.30 C, %15-18 Cr ve %10-25 Ni elementleri bulunur. kelme sertlemesi gsteren paslanmaz eliklere kelti oluturan elementler olarak Al,Cu,Ti,Mo ve Nb elementleri ilave edilmektedir. lave edilen bu elementlerden Al,Cu ve Mo elementleri yaklak 500-800 C arasnda yalanma gsterirken Ti ve Nb elementleri daha yksek scaklklarda yalanmaktadr (Kathleen 1992). Bu elikler yksek mukavemet,tokluk ve korozyon direnci gerektiren uak, uzay ve savunma sanayii iin gelitirilmilerdir.(Krauss 1993). Martenzitik paslanmaz elikler, yaklak 1038 oC olan stenitletirme scaklndan itibaren hzla soutularak ve daha sonra 482-621 oC scaklklar arasnda bir yalandrma sl ilemi uygulanarak sertletirilebilir. Bu tr elikler % 0,07nin altnda karbon ierdii iin, oluan martenzit ok sert deildir ve asl sertlik yalandrma (kelme) reaksiyonu ile elde edilir. kelme yoluyla sertleebilen paslanmaz eliklere ait nominal kimyasal analiz deerleri Tablo 3.7de verilmitir.

27

Tablo 3.7: kelme yoluyla sertleebilen ve ift fazl paslanmaz eliklerin nominal kimyasal analiz deerleri

Yar-stenitik paslanmaz elikler stenitletirme scaklndan oda scaklna soutulduklarnda martenzit oluturmazlar. Bunun temel nedeni martenzit dnm scaklnn oda scaklnn altnda olmasdr. Karbonun ve/veya dier alam elementlerinin karbrler ya da metaller aras bileikler eklinde kelebilmesini salayabilmek iin bu tr eliklere 732-954 oC scaklklar arasnda kondisyonlama sl ilemi uygulanmaldr. Bu sayade alam elementleri zeltiden ayrlarak steniti destabilize edecek ve martenzit dnm scaklnn ykselmesine neden olacaktr. Bylece eliin oda scaklna doru soutulmas ilemi srasnda martenzitik bir yapnn olumas mmkn olur. II. dnya sava yllarnda yaplan aratrmalar neticesinde kelti sertlemesine sahip paslanmaz elik tipleri gelitirilmitir. lk balarda 17-7 PH kodlu paslanmaz elik gelitirilmitir. Bu elikler genellikle zelti-tavlamas sonras piyasaya ham olarak sunulurlar. ekillendirme ilemi sonrasnda ise malzemeler sertlik ve mukavemet deerlerine ulam olurlar. Genelde Ni oranlar dktr ve bu durum stenit faznn kararlln drr. Ayn zamanda bu tip alamlarda Cu ve Al elementleri dzenli alam keltilerini oluturmak iin ilave edilirler.

28

Tablo 3.8 : PH eliklerinin zellikleri. x) zelti tavlamas sonra belirtilen scakla tekrar stma, y) zelti tavlamas sonra 1 saat iin 1400 F scakla tekrar stma, havada soutma sonra 1 saat iin 1050 0C scakla tekrardan stma, z) zelti tavlamas sonra 10 dakika iin1750 F scakla tekrar stma, havada soutma sonra 8 saat -100 F scaklkta bekleyip 1 saat iin 950 0C scakla tekrardan stma, m) %60 souk deformasyon sonra 1 saat iin 950 F scakla tekrar stmaz. Tav. oF ekme Muk x 103 150-200 130-365 130-240 89-143 Akma Muk x 103 110-178 40-260 55-225 37-98

Tip

%C

% Mn

% Si

% Cr 16.5 0 17 15 17

% Ni

% Mo

Dier

Isl i tip Cb,

Sc

Sertlik

17-4 PH 17-7 PH PH 15-7 Mo 17-10 P

0.04 0.07 0.07 0.12

0.4 0.7 0.7 0.75

0.5 0.4 0.4 0.5

4.25 7 7 10.5 2.25

0.25 3.6Cu 1.15Al 1.15Al 0.28 P

x Y, m Y, z z,

900-1150 950-1050 950-1050 1300, 24 h

C33-44 C43-48 C44-48 C32

17-4 PH alam 1100 oC scaklkta sl ileme tabi tutulduktan sonra havada soutulma sonrasnda stenitten martensit fazna dnm bir yap verecektir.Yalanma sl ilemi malzemenin tekrardan 450-600 oC scaklklar arasnda yaklak olarak 2-4 saatlik srede stlmas sonrasnda stlarak yalandrma sl ilemine tabi tutulmas ile elde edilir. 450 oC scaklk ile en iyi sertlik ve mukavemet deeri elde edilir. Sonuta elde edilen doku temperlenmi martenzit olacak yani ilk yapya gre daha snek ancak mukavemeti daha dk olacaktr. 17-4 PH alam zelti sl ilemli haliyle asla servise verilmez. nk bu haliyle snkelii ok dk ve i gerilmeli korozyon krlmasna kar hassastr. Yalanma sl ileminin mukavemet ve snekliin iyiletirilmesinin tesinde bir baka avantaj ise tokluk ve gerilim korozyonuna kar direnci artrmasdr. 17-7PH ve PH15-7Mo alamlar 1150 oC scaklkta zelti sl ilemine tabi tutulmalar neticesinde havada suya ekilirler. Bu uygulama ile iinde %5-20 nisbetinde delta ferrit bulun stenit dokusu elde edilir. Bu artlarda alam soft ve kolayca ekillenebilir zelliklerdedir. Malzemeye uygulanabilecek birok setletirme ileminden bahsedebiliriz. Temper sertletirmesi esnasnda stenit 750 -800 0C scaklna kadar yeniden stlmayla dengelenir. Sonuta kromkarbrler kelir. Bylece stenitin karbon ve krom miktarnda azalma olur. Sonuta souma esnasnda dnm oluur. Souma sonucunda sertletire iin gerekli martensit faz elde edilmi olacaktr. Yalandrma sl ilemi genellikle 500-550 0C scakla aralnda en iyi mukavemet ve sertlik kombinasyonun elde edilebilirlii sebebiyle uygulanr.

29

4. PASLANMAZ ELKLERN FZKSEL ZELLKLER Paslanmaz eliklerin s iletimi zellii karbon eliklerinkinden farkldr. rnein yksek kromlu eliklerin sy iletme kabiliyetleri karbon eliklerinkinin yaklak yars kadardr. stenitik tip paslanmaz eliklerde bu durum daha da belirgin olup, s iletim kabiliyetleri karbon eliklerinkinin te birine kadar dmektedir. Bu durum kaynak srasnda oluan scakln kaynak blgesinde daha uzun sre kalaca ve dolays ile baz zorluklarla karlalabilecei anlamna gelmektedir. Yksek kromlu paslanmaz elikler genellikle karbon elikleri ile ayn genleme katsaysna sahiptir. stenitik tip paslanmaz eliklerde ise bu deer karbon eliklerinkinden %50 daha fazladr. Alamsz karbon eliklerinin elektrik iletme direnci dktr. Paslanmaz eliklerde ise bu deer karbon eliklerinkinden 4-7 kat daha yksektir. Bu nedenle paslanmaz elik rtl elektrotlar konvansiyonel elektrotlardan daha abuk kzarrlar. Paslanmaz elik elektrortlarn alamsz ve dk alaml demir elektrotlardan boy olarak daha ksa imal edilmelerinin ve %25 kadar daha dk akm iddeti ile yklenmelerinin temel nedeni de budur. Her bir paslanmaz elik grubuna ait ortalama fiziksel zellikler Tablo 4.1de verilmitir. Tablo 4.1: Paslanmaz elik gruplarna ait fiziksel zellikler

30

5. MEKANK ZELLKLER Ferritik ve stenitik tip paslanmaz eliklerin tavlanm durumdaki nominal mekanik zellikleri Tablo 5.1 ve Tablo 5.2de her rn iin detayl olarak verilmitir. stenitik tip paslanmaz elikler, ferritik tip paslanmaz eliklere oranla genellikle daha yksek ekme dayanmna ve uzamaya, ancak buna karn daha dk akma dayanmna sahiptirler. Kesit daralmas deeri her iki tip paslanmaz elik tr iin de hemen hemen ayndr. Martenzitik tip paslanmaz eliklerin hem tavlanm hem de temperlenmi durumdaki nominal mekanik zellikleri Tablo 5.3de verilmitir. Temperleme ilemi; stenit oluum scaklna kadar stmay takiben martenzit oluum scaklna doru soutmay ve tokluu ykseltmek amacyla uygun bir scakla kadar tekrar stmay ierir. Tablo 5.4, belirli bir scaklkta yalandrma sl ilemi uygulandktan sonra tavlanan, kelme yoluyla sertleebilen trdeki paslanmaz eliklere ait mekanik zellikleri ierir. Bu tabloda ayrca, drt adet ift fazl paslanmaz elie ait mekanik zellikler de yer almaktadr. Tablo 5.1: Ferritik paslanmaz eliklerin nominal mekanik zellikleri. (M = Maksimum)

31

Tablo 5.2: stenitik paslanmaz eliklerin nominal mekanik zellikleri

Tablo 5.3: Martenzitik paslanmaz eliklerin nominal mekanik zellikleri

32

*) stenitletirme sl ileminden sonra temperlenmi (slah edilmi) ve oda scaklnda soutulmutur. **) Ara tavl scak bitirilmitir.(M = Maksimum) Tablo 5.4 kelme yoluyla sertleebilen ve ift fazl paslanmaz eliklerin nominal mekanik zellikleri

33

6. 316 PASLANMAZ ELKLERN MEKANK ZELLKLERNDEK DEME GRE SONU VE RDELEME 316 ve 316L snf elikler, 304 snf krom-nikel stenitik paslanmaz eliklerden daha fazla korozyon ve yorulma dayanmna sahip demir, krom, nikel ve molibden ierikli paslanmaz eliklerdir. Bu alamlar yksek scaklklarda da olduka yksek srnme, kopma mukavemeti ve ekme dayanmna sahip eliklerdir. erdii molibden sayesinde daha yksek korozyon dayanmna da sahiptirler. zelikle Klor ortamnda yorulma ve atlak korozyonlarna kar daha iyi koruma gsterir. Mkemmel yap ve kaynak zelliklerine sahiptir. Endstri, mimari ve tamaclk alanndaki eitli kullanm ekillerine kolayca ekillendirilebilir dntrlebilir. Model 316 L, 316 nn az karbonlu versiyonu Sensitisation dan muaftr. Bylece ar lde kaynaklanm makine paralarnda youn olarak kullanlr. Model 316 H, daha yksek karbon ierii ile ykseltilmi slarda da sabitletirilmi model 316 T gibi kullanlabilir. stenit yapda bu dereceleri mkemmel dayankllkla verir, hatta cryogenic slarn altnda bile verir. Yksek yorulma ve korozyon dayanmnn yan sra kolay retilebilir ve ekillendirilebilirlii de bir dier artsdr. 6.1.316 ve 318L Paslanmazlarn Kimyasal Bileimi Tablo:6.1: 316 paslanmaz elik iin bileim dalm Grade 316 316L 316H Min Max Min Max Min max C 0.08 0.03 0.04 0.10 Mn 2.0 2.0 0.04 0.10 Si 0.75 0.75 0 0.75 P 0 0.045 0.045 0.045 S 0.03 0.03 0.03 Cr 16.0 18.0 16.0 18.0 16.0 18.0 Mo 2.00 3.00 2.00 3.00 2.00 3.00 Ni 10.0 14.0 10.0 14.0 10.0 14.0 N 0.10 0.10 -

6.2.Mekanik zellikleri Tablo 6.2: 316 model paslanmaz eliin mekanik zelikleri ekme Mukavemeti (MPa) min 515 485 515 Akma mkavemeti 0.2% Proof (MPa) min 205 170 205 Uzama (% in 50mm) min 40 40 40 34 Sertlik Rockwell B (HR B) max 95 95 95 Brinell (HB) max 217 217 217

Snf 316 316L 316H

Tablo 6.3: 316 Souk Deformasyondan Sonraki zellikleri (Test 316: C;0,051- Mn;1,65Cr;17,33- Ni;13,79-Mo;2,02 )

Tablo 6.4: 316L Souk Deformasyondan Sonraki zellikler (Test 316L: C;0,015- Mn;1,84Cr;16,17- Ni;10,16- Mo;2,11)

Souk deformasyon sonras akma ve ekme mukavemetlerini incelediimizde 316Lnin 316ya gre ok daha fazla souk deformasyon sertlemesine(peklemeye) urad gayet aktr. Bununla beraber yzde uzamadaki artda 316Lnin daha iyi sneklie sahip olduunu gstermektedir. Dolaysyla 316L 316dan daha tok bir yapya sahiptir. Kimyasal bileimini incelediimizde ok daha az miktarda karbon ieren 316Lnin ok daha iyi mukavemet gstermesi artcdr. nk bildiimiz zere karbon dislokasyon kitlitlenmelerine yol aarak yksek mukavet deerleri iin akla ilk gelen alam elementidir. Fakat stenitik paslanmaz eliklerde krom karbrlerin varl ve taneler aras korozyona sebebiyet verdiini dnrsek ve bu karbr yapsnn % 0.03 C ve st konsantrasyonlarda olumas, bu dk oranda peklemenin ve dk orandaki uzamann sebebi olabilir. Deformasyon miktarnn yzdelerinini karlatrdmzda ise darbe tokluu asndanda bir fikir edinebiliriz. ok yksek miktardaki deformasyonlarn sz konusu olmas darbe tokluununda gayet iyi olduunu gstermektedir. (Tablo 6.3-6.4)

35

Tablo 6.5: 316 Yksek Scaklktaki zellikler (Test 316: C;0,080- Mn;1,50- Cr;17,78- Ni;12,50Mo;2,46)

Tablo 6.6: 316L Yksek scaklktaki zellikler (Test 316L: C;0,015- Mn;1,84- Cr;16,17Ni;10,16- Mo;2,11)

Yksek scaklklarda da mekanik zelliklerin 316Lde iyi olduu gzkmektedir ki 316ya gre daha yksek mukavemet ve akama dayanmlar gzkmektedir.(Tablo 6.6-6.6)

36

ekil 6.1: 6.3. arpma Dayanm

6.4.Fiziksel zelliker Tablo 6.7: 316 paslanmaz elik iin tipik fiziksel zellikler Younluk Elastik (kg/m3) Modul (GPa) 316/L/H 8000 193 Mean Co-eff of Thermal Expansion (m/m/C) 15.9 16.2 17.5 Thermal Conductivity (W/m.K) 16.3 21.5 Specific Heat 0100C(J/kg.K) 500 Elec Resistivity (n.m) 740

6.5.Korozyona Dayankl Atmosferik ortamlar sahasnda ve birok andrc ortamda mkemmel, genellikle 304 den daha dayankl. Scak Klorid ortamnda yorulma, atlak ve korozyona meyillidir. Korozyon olasdr ve 60oC zerinde korozyon atlamas basksndadr. 37

Dayanma, oda scaklnda 1000 mg/l kaloride ime suyuyla ele alndnda 60oC de 500mg/l ye kadar azalr. 316 genellikle marine model paslanmaz elik olarak grlr, fakat en scak en scak deniz suyuna dayankl deildir. Pek ok deniz suyu ortamnda, 316 yzey korozyonu gsterir. (genellikle kahverengi lekeler olarak grlr) Bu zellikle yarklarla ve prz bitirilmi yzeyle ilgilidir. 6.6.Scaklk Dayanrl 870 oCde kesik, kesik verilen ve 925 OCye kadar devam eden serviste iyi oksidasyon dayanm salar. 425 OCden 860 OCye dalan srekli kullanm sonradan ortaya kan yata nerilmez ve daha yksek scaklk dalmnda kullanlabilir. Model 316 H , ykseltilmi scaklklarda daha fazla gce sahiptir ve bazen 500 OCnin zerindeki scaklklara basn ieren uygulamalar iin kullanlr.

38

KAYNAKA 1. PASLANMAZ ELKLER (Temel zellikleri, Kullanm Alanlar, Kaynak Yntemleri, Can ODABA )(Makine Yksek Mhendisi) 2. ELKLERN FZKSEL METALURJS (Kocaeli niversitesi, adi KARAGZ) 3. Sakin ZEYTN. (Metallerin Isl ilemi, Ders Notlar, Sakarya niversitesi 1998) 4. MHENDSLK BLM VE MHENDSLK MALZEMELER (University of Missouri-

Rolla, Donald R. ASKELAND)

39