Paslanmaz Malzemelerde Kalite Çeşitleri ve Kullanım Alanları

Paslanmaz malzeme genel anlamda Krom (Cr) elementinin kullanılmasıyla malzeme yüzeyinde ince bir Cr2O3 tabakası oluşturarak malzemeyi korozif etkilerden koruyarak uzun ömürlü olmasını sağlayan ve %100 oranında geri dönüşümü olan bir malzeme cinsidir. İlk etapta pahalı olsa da sonradan oluşacak onarım ve değişim masrafları göz önünde bulundurulduğun da ortalama ömür olarak avantaj dahi sağlamaktadır. Tüm paslanmaz kalitelerinin kendi aralarında birbirine kıyasla avantaj ve dezavantajlı oldukları, bazıları teknik özellikleri sebebiyle diğerlerine nazaran daha çok tercih edilmesi ama her kalite çeşidinin de endüstride kullanım alanı bulması, müşterilerin kullanacağı yere göre malzeme tedariği yapması kullanıcıya var olan mevcut kaliteler arasında çok geniş bir seçme şansı sunmaktadır. Burada tüm bu kalitelerin nerede ve niçin kullanıldığını ne sebeple bu malzemelerin tercih edildiğine dair bilgi verilecektir. Burada birkaç tanımlama yapmamız gerekebilir.

Mekanik Dayanım: Bir malzemenin çalışacağı ortamda göstermiş olduğu tepkiye yani karşılaşacağı bir etki ye karşı göstereceği direnci ifade eder. Kopma dayanımı, çekme dayanımı, sertlik, işlenebilirlik, uzama katsayısı, darbe mukavemeti, süneklik, tokluk gibi mekanik özelliklerin almış olduğu bir kuvvet karşısında ne kadar dayanabileceğini bizlere gösteren değerlerdir.

Korozyon Direnci: Bir malzemenin korozyona yani halk dilinde paslanmaya karşı ne kadar dirençli olduğunu ifade eder.

Paslanmaz malzemeler kullanıldıkları yere göre çoğunlukla bu 2 kriter baz alınarak sınıflandırılmaktadır. Teknik özelliklerinin ön planda olmadığı zaman ise sadece dekoratif amaçla fiyat uygunluğu açısından tercih edilmektedir.

Paslanmaz malzemeleri sınıf olarak östenitik(300 serisi), ferritik(400 serisi) martenzitik( 420 serisi) ve dubleks(östenitik + ferritik) olarak 4 ana grupta sınıflandırabiliriz. Bunun yanında özel olarak çökeltme sertleştirmesi uygulanmış(600 serisi) paslanmaz grubu da bulunmaktadır. Burada paslanmaz malzemeler sınıflandırılırken mikro yapıları esas alınmıştır.

Paslanmaz malzemelere giriş yapacaksak tüm dünyada kullanımı en yaygın olan, paslanmazın otomatı olarak kabul edilen 304 kaliteyi ele almamız gerekecek. Kullanımı en yaygın olan östenitik paslanmaz malzeme çeşididir. Yaklaşık olarak paslanmaz kullanımının %50’sini
,0 bu kalite oluşturmaktadır. Orta düzey bir paslanmazlık direnci ve mekanik özellik gösterir.

İşlenebilirliği ve kaynak yapılabilirliği oldukça yüksek olan bu malzeme daha korozif ortamlarda(deniz suyu, orta düzey asidik ortamlar) Mo takviyesi yapılmış 316 kalite tercih edilmektedir.

Daha düşük karbon değerlerine sahip olan versiyonları 304L-316L diye adlandırılmaktadır. Burada L simgesi low yani düşük karbonu ifade eder. Düşük karbonun malzemeye avantıjı kaynak kabiliyetini artırmasıdır ve karbon miktarı ne kadar fazla olursa korozyon direnci daha düşük olur.

Daha üstün mekanik özelliklerin etkin olduğu yerde malzemeye alaşım elementleri katılarak daha üstün nitelikli paslanmaz kalitesi elde edilir. En uygun alaşım elementi Titanyumdur. En iyi örnekleri 321 ve 316Ti. Bu malzemeler normal versiyonlarına kıyasla daha yüksek sıcaklıklar ve daha korozif ortamlarda kullanılabilir.

347 kalite malzeme ise 304 ve 321 paslanmaz malzemeye kıyasla korozyon direnci ve çalışma sıcaklığı açısından daha üst değerlere sahiptir. Fakat bulunabilirliği oldukça kısıtlıdır.

Paslanmaz malzemeler içerdiği Ni(Nikel) oranı ölçüsünde paslanmazdır. Nikel oranının çok düşük olduğu 201-301 gibi versiyonları fiyat uygunluğu açısından dekoratif ürünlerde sıklıkla tercih edilebilmektedir.

Eğer paslanmaz bir malzeme için işlenebilirlik ön planda ise S(kükürt) takviyesi ile 303 malzemeler yaygın olarak kullanılır.

Paslanmaz malzemeler içerisinde içerdiği kükürt oranı sayesinde işlenmesi en kolay olan malzeme 420F tir. Aynı zamanda korozyon direnci en düşük olan paslanmaz çelik kalitesidir.

Korozyon direncinin yanında eğer çalışılacak ortamın sıcaklığı önem arz edecekse 310 kalite tercih edilir. Yaklaşık 1100 oC’ye kadar kullanılmaya elverişli bu malzemeler yüksek sıcaklığın olduğu ocaklarda, madenlerde, fırınlarda ve ısı kazanların da kullanılmaktadır.

Daha yüksek sıcaklık gerekecek olursa bir üst versiyonu 314 kalite paslanmaz tercih edilir. Yaklaşık 1200 oC’ye kadar iyi bir oksidasyon direnci gösterebilmektedir.

Daha düşük sıcaklıklarda kullanılması gerekiyorsa fiyat uygunluğu açısından 309 kalite tercih edilmelidir. Ama 310 kadar yaygın bulunmamaktadır. Yaklaşık 950 oC’ye kadar kullanılabilir.

Eğer bir malzeme için mekanik dayanımların (kopma dayanımı, çekme dayanımı, sertlik vs…) yüksek olması istendiğinde özel bir sertleştirme yöntemi uygulanmış(çökeltme sertleştirmesi) olan ph malzemeler tercih edilmektedir. Hem paslanmazlık direnci iyi olup hem de mukavemet değerlerinin yüksek olması sebebiyle savunma ve havacılık sektöründe sıklıkla kullanılmaktadır. Bu gruptaki paslanmaz malzemeler en sert malzemelerdir. Uygun ısıl işlem ile 40-50 RC sertlik değerine dahi ulaşılabilmektedir. En tipik örnekleri içermiş olduğu %17 Cr ve %4Ni oranında 17-4ph(630) 17-7ph(631) ve 15-5ph.

Mekanik dayanımın fazla olduğu fakat korozyonun çok olmadığı ortamlarda ise 1,4418 kalite veya 431 kalite tercih edilebilir.

Daha korozif ortamlarda ise mekanik dayanımları fazla olan bir diğer paslanmaz grubu olan dubleks malzemeler tercih edilir. Östenitik ve ferritik fazlarını bir arada bulunduran(bu sebeple dubleks olarak adlandırılmaktadır) bu malzeme grubu her iki fazında üstün özelliklerini bünyesinde bulundurmaktadır. Östenitik paslanmaz grubundan daha üstün korozyon direnci ferritik paslanmaz grubundan daha sert bir yapıya sahiptir. En iyi örneği 1,4462 başka bir deyişle SAF2205 versiyonudur. Pompa millerinde, tekne-yat şaftlarında kullanılmaktadır.

Yalın dubleks olarak adlandrılan versiyonu ise 1.4460’ dır.

Daha üstün versiyonları ise Süper Dubleks grubunda yer olan 1.4410 paslanmaz çeliktir. Fakat bu malzemelerin işlenebilirlik ve kaynak kabiliyetleri düşüktür. Uygun elektrod ile bu dezavantaj giderilebilir.

Dubleks malzemelerin paslanmazlık özelliğinin yetersiz kaldığı ortamlarda ise paslanmazlık direnci en fazla olan 904L malzemeler devreye girer. Paslanmazlık tacını elinde bulunduran bu malzeme korozyonun en yoğun olduğu ortamlarda (örn; aşırı asidik ortamlarda) korozyondan etkilenmemesi için kimyasal sanayinde kullanılmaktadır.

317 kalite 904L paslanmaz malzemeye muadil olabilir. 904L kadar korozif ortamlarda tercih edilmese de fiyat uygunluğu açısından kullanılabilir.

Bütün bunların yanında paslanmazlık direncin geri planda olup da fiyat uygunluğu söz konusu olduğunda ferritik paslanmazlar devreye girer. Bu paslanmaz grubundaki malzemeler ferritik ve martenzitik olarak 2 gruba ayrılır. Ferritik malzemeler 410-430 gibi kaliteleri içinde barındırır. Martenzitik mikroyapı yani daha mukavim bir yapı için 420 malzeme tercih edilir. Bu tip malzemeler sertleştirilebilme özelliğiyle tanınırlar.Bu gruplar mekanik üstünlüklerin yanında ısıl işlem alabilmeleri sayesinde daha sert bir yapı kazandırılmaktadır. Bu sebeple de petrol endüstrisinde, gıda sektöründe, mutfak eşyalarında tercih edilmektedir.

Hemen hemen her yerde kendisine kullanım alanı bulan paslanmaz malzeme gün geçtikçe kullanımı yaygınlaşmakta ve kullanıcıların bu ürünlere olan talepleri artmaktadır. Zaman ilerledikçe paslanmaz çelik üretimi artmaktadır. Fakat veriler göstermektedir ki dünya çapında üretilen paslanmaz çelik malzemelerin henüz talep edilen miktara ulaşamamasıdır. Bu da gösteriyor ki gelişen teknoloji ile paslanmaz malzemeye duyulan ihtiyaç hiç azalmıyor. Daha nitelikli ürün kullanım ihtiyacı endüstride kendisine yer edinmektedir. Bu doğrultuda Kayacı Metal ailesi olarak müşterilerimizin paslanmaz çelik ihtiyaçlarına hızla cevap verebilmek, ihtiyaçlarını karşılayıp temin etmek en öncelikli vazifelerimiz arasındadır. Daha ayrıntılı bilgi almak için bizlerle iletişime geçebilir sosyal medya hesaplarımızdan bizlere ulaşabilirsiniz.

Mehmet Önder VARLI
Metalurji ve Malzeme Mühendisi

İletişim Adresleri:
www.kayacimetal.com
www.paslanmazburada.com
[email protected]