Normal alaşımsız ve az alaşımlı çelikler korozif etkilere karşı dayanıklı olmadıklarından, bu tür uygulamalar için genellikle paslanmaz çeliklerin kullanılması gerekir. Paslanmaz çeliklerin mükemmel korozyon dayanımları yanında, değişik mekanik özelliklere sahip türlerinin bulunması, düşük ve yüksek sıcaklıklarda kullanılabilmeleri, şekil verme kolaylığı, estetik görünümleri gibi özelliklere sahiptirler.
Paslanmaz çelikler bileşimlerinde en az %11 krom içeren bir çelik ailesidir. Bu çeliklerin yüksek korozyon dayanımını sağlayan unsur; içerdiği Cr, Si ve Al gibi elementler, oksijenle birleşerek yüzeye kuvvetle tutunmuş, yoğun, sünek, çok ince ve saydam bir oksit tabakasının bulunmasıdır. Çok ince olan bu amorf tabaka sayesinde paslanmaz çelikler kimyasal reaksiyonlara karşı pasif davranarak indirgeyici olmayan ortamlarda korozyona karşı dayanım kazanırlar. Söz konusu oksit tabakası, oksijen bulunana ortamlarda oluşur ve dış etkilere (aşınma, kesme veya talaşlı imalat vb.) bozulsa dahi kendini onararak eski özelliğine tekrar kavuşur.
Paslanmaz çeliklerde karbon %0,02 -1 arasında olabilir, düşük karbon miktarları daha tipiktir, yüksek oranlar martenzitik çeliklerde söz konusudur. Çünkü bu paslanmaz çeliklerde karbonun varlığında krom karbür oluşur ve genellikle tane sınırlarında krom karbür olarak çökelir, bu nedenle kafes içinde çözünmüş krom miktarı %12’lik sınırın altına düşebilir ve malzemenin korozyona dayanıklılık özelliği kaybolur. Dolayısıyla çelik bileşimindeki karbon yüzdesi yükseldikçe;
Paslanmaz Çeliklerin Üstünlükleri
Korozyon Dayanımı:
Bütün paslanmaz çeliklerin korozyon dayanımı yüksektir. Düşük alaşımlı türleri atmosferik korozyona, yüksek alaşımlı türleri ise asit, alkali çözeltileri ile klorür içeren ortamlara daha dayanıklıdır. Bu çelikler ayrıca yüksek sıcaklık ve basınçlarda da kullanılabilirler.
Yüksek ve Düşük Sıcaklıklar
Bazı paslanmaz çelik türlerinde, yüksek sıcaklıklarda dahi tufallanma ve malzemenin mekanik dayanımında önemli bir düşme görülmez. Bazı türleri ise çok düşük sıcaklıklarda dahi gevrekleşmezler ve tokluklarını korurlar.
İmalat Kolaylığı
Paslanmaz çeliklerin hemen hepsi kesme, kaynak, sıcak ve soğuk şekillendirme ve talaşlı imalat işlemleri ile kolaylıkla biçimlendirilebilirler.
Mekanik Dayanım
Paslanmaz çeliklerin büyük çoğunluğu soğuk şekillendirme ile pekleşir ve dayanımın artması sayesinde tasarımlarda malzeme kalınlıkları azaltılarak parça ağırlığı ve fiyatta önemli düşüşler sağlanabilir. Bazı türlerde ise ısıl işlemler ile malzemeye çok yüksek bir dayanım kazandırmak mümkündür.
Görünüm
Paslanmaz çeliklerin kolay temizlenebilir olması, bu malzemelerin hastane, mutfak, gıda ve ilaç sanayinde yaygın olarak kullanılmasını sağlar.
Uzun Ömür
Paslanmaz çelikler dayanıklı ve bakımı kolay malzemeler olduklarından, üretilen parçanın tüm kullanım ömrü dikkate alındığında ekonomik malzemelerdir.
Paslanmaz Çeliklerin Türleri
Paslanmaz çeliklerde kimyasal bileşim değiştirilerek farklı özelliklerde alaşımlar elde edilir. Krom miktarı yükseltilerek veya nikel ve molibden gibi alaşım elementleri katılarak korozyon dayanımı artırılabilir. Bunun dışında bakır, titanyum, alüminyum, silisyum, niyobyum, azot, kükürt ve selenyum gibi bazı elementlerle alaşımlama ile ilave olumlu etkiler sağlanabilir. Bu şekle makine tasarımcıları ve imalatçıları değişik kullanımlar için en uygun paslanmaz çeliği seçme şansına sahip olurlar. Paslanmaz çeliklerde içyapıyı belirleyen en önemli alaşım elementleri, önem sırasına göre krom, nikel, molibden ve mangandır. Bunlardan öncelikle krom ve nikel içyapının ferritik veya ostenitik olmasını belirler.
Paslanmaz çelikler 3 ana gruptan toplanırlar:
Bu gruplandırma malzemelerim içyapısına göre yapılmıştır. Bu gruplar içinde en yaygın olarak kullanılanlar ostenitik ve ferritik çelikler olup, bunların kullanımları tüm paslanmaz çelikler içinde %95’e ulaşır.
Az alaşımlı ve alaşımsız çelikler ortama bağlı olarak hızla paslanır veya kimyasal aşınmaya uğrarlar. Tahribattan ve paslanmadan korunmak amaçlı boyar maddeler kullanılması veya ilave önlemler istenen korumayı sağlayamayabilir. Bu gibi durumlar için paslanmaz çeliklerin seçimi önem taşır.
İçerdiği Cr, Si ve Al gibi elementler, oksijenle birleşerek, çok ince, yoğun ve yapışkan bir oksit film tabakası oluştururlar. Bu tabaka paslanma oluşumunu engeller. Bir malzemenin paslanmaya karşı dayanımlı olarak tanımlanabilmesi için her m 2 için malzeme kaybının 2,4 gr’dan az olması gerekir.
Paslanma olayı sadece çeliğin alaşım durumuyla ilgili değildir. Parçaların talaşlı işlem özellikleri de paslanma konusunda önemlidir. Örneğin; yüzeyi hassas taşlanmış bir parçanın paslanma oranı, kötü yüzey kalitesine sahip bir parçanın paslanma oranından daha düşüktür.
Paslanmaz Çeliklerin Sınıflandırılması
Krom çeliklerin korozyon dayanımı, birinci planda krom miktarına bağlıdır. Genellikle %13-17 arasında krom içerirler.
Krom-nikel çelikler %13-21 krom, %5-20 nikl ve %0,02-0,16 arasında karbon içerirler. Nikel ilavesiyle korozyon dayanımları daha fazlaşır.
Krom-mangan çelikler; krom-nikel çeliklerinin kullanımına paralel olarak özel durumlarda kullanılabilirler. X 12 MnCr18 12 çeliği -180 °C’ye kadar olan sıcaklıklarda kullanılabilir.
