Çelik ismini kim duymamıştır ki? Eminim herkes bunun farkındadır. Çelik ekipmanlar paslanmadığı için piyasada sıkça ararız. Paslanmadığı için insanlar onu çok çeşitli uygulamalarda kullanabilir. Sonuç olarak, paslanmaz çelikler çoğu üretim alanında iyi bilinen bir üründür.
Sonuç olarak, bu makalede bu sorgunun çözümünü sağlayacağız. Paslanmaz çelik neden paslanmaz? Öte yandan, yapım süreci nasıldır? Gereklilikler nelerdir? Bugünkü konumuzda tüm bu soruları ele alacağız. Geniş bir tanımla başlayacağız, ardından kullanım alanları ve özellikleri gelecek. Daha sonra malzeme bileşimi ve sürecine geçeceğiz.
Paslanmaz çelik nedir?
Paslanmaz çelik, en az 11% krom içeren, korozyona dirençli ve ısıya dayanıklı bir bileşime sahip demir alaşımları kategorisidir. Karbon (yüzde 0.03'ten yüzde 1.00'e kadar), azot, alüminyum, silikon, kükürt, titanyum, nikel, bakır, selenyum, niyobyum ve molibden paslanmaz çelikte çeşitli şekillerde bulunan bileşenlerdir.
Paslanmaz çelik aynı zamanda görsel olarak hoş, çok sıhhi, bakımı kolay, son derece dayanıklıdır ve bu çevresel avantajlara ek olarak çeşitli özellikler sağlar. Sonuç olarak, insanlar paslanmaz çeliği çok çeşitli sıradan eşyalarda bulmaktadır. Enerji, ulaşım, inşaat, araştırma, tıp, gıda ve lojistik, paslanmaz çeliğin önemli rol oynadığı sektörlerden sadece birkaçıdır.
Paslanmaz çeliğin dezavantajları
- Üretim, bitirme ve cilalama masrafları yüksektir.
- Yüksek teknolojili ekipman ve uygun yöntemler kullanmadan paslanmaz çelik üretirken yönetilmesi karmaşık bir metal olabilir.
- Hızlı ısı dağılımı, hasarlı parçalar ve yüksek hurda fiyatları nedeniyle zorluklarla karşılaşabilirsiniz.
Paslanmaz çelik kullanım alanları
Üretici, çeliğin benzersiz özelliklerine ve korozyon direncine ihtiyaç duyan uygulamalarda genellikle Paslanmaz çelik kullanır. Bobinler, levhalar, plakalar, çubuklar, tel ve boruların tümü bu alaşımdan işlenir. Genellikle aşağıdaki uygulamaya dönüştürülür.
- Otomobiller ve ulaşım: Üreticiler egzoz sistemleri, ızgaralar ve süslemeler yapmak için paslanmaz çelik kullanmaktadır. Üreticiler, teknoloji ilerledikçe yapısal bileşenler oluşturmak için giderek daha fazla paslanmaz çelik kullanmaktadır.
- Tıbbi Tesisler: Bu bölüm temiz ve steril ortamlarda paslanmaz çeliği tercih etmektedir çünkü temizlenmesi ve aşınması kolaydır. Şirketler, cerrahi ve dişçilik aletleri de dahil olmak üzere çeşitli tıbbi cihazların üretiminde paslanmaz çelik kullanmaktadır.
- Bina inşaatları: Paslanmaz çelik uygulaması, gücü, esnekliği ve dayanıklılığı nedeniyle inşaat mesleğinin hayati bir parçası haline gelmiştir. İnsanlar paslanmaz çeliği sıklıkla içeride tezgahlarda, backsplash'lerde, korkuluklarda ve dışarıda yüksek etkili yapılarda kaplama olarak kullanmaktadır.
- Uçak yapımı: Mühendisler havacılık sektöründe paslanmaz çelik kullanmaktadır. Mukavemeti ve yüksek sıcaklıklara dayanma kapasitesi nedeniyle, uçakların çerçeveleri de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda kullanıyorlar. Ayrıca, paslanmalarını önlemek için jet motorlarında da kullanıyorlar.
- Yemek ve catering işi: Üreticiler paslanmaz çeliği gıda ve yemek endüstrisinde mutfak aksesuarları, pişirme kapları ve çatal bıçak takımı yapmak için kullanmaktadır.
Paslanmaz çelik özellikleri
Paslanmaz çelik, çeşitli endüstrilerde parça ve bileşen üretiminde yaygın olarak kullanılmasına yol açan birçok çekici özelliğe sahiptir. En önemlisi, krom konsantrasyonu nedeniyle korozyona karşı çok dayanıklıdır. Minimum yüzde 10,5 krom konsantrasyonuna sahip çelik, krom içermeyen çeliğe göre 200 kat daha fazla korozyona dayanıklıdır.
- Paslanmaz çelikteki krom içeriği öncelikle korozyon direncinden sorumludur. Çeliğin yüzeyinde, malzemenin büyük kısmı ile kimyasal etkileşimleri önleyen kararlı bir krom oksit kaplaması oluşur. Bu oksit tabakası çok incedir, kalınlığı 2 nm ila 3 nm arasındadır ve pasiftir (korozyona dayanıklıdır), inatçıdır (kütleye iyi yapışır) ve kendi kendini iyileştirir (çatladığında veya hasar gördüğünde düzelir).
- Ferritik, martensitik veya dubleks olan paslanmaz çelikler manyetiktir, östenitik ise değildir.
- Paslanmaz çelik yüzde 100 geri dönüştürülebilir. Hurda paslanmaz çeliğin geri dönüşümü, krom ve nikel gibi birçok değerli bileşen içerdiğinden oldukça uygun maliyetlidir.
Paslanmaz çelik kategorileri
Paslanmaz çelikler kristal yapılarına göre dört ana kategoriye ayrılır.
Ferritik
Ferritik paslanmaz çelikler diğer paslanmaz çeliklere göre daha az esnektir ve bu da şekillendirilebilirliğin azalmasına neden olur. Ayrıca manyetiktirler, sınırlı sertliğe sahiptirler ve düşük korozyon direncine sahiptirler. Öte yandan nikel içermemeleri fiyatlarını düşürür.
Östenitik
En yaygın paslanmaz çelik türü östenitik paslanmaz çeliktir. Kübik kristal yapıları yüz merkezlidir. Bu çelikler, demir ve kromun olağan alaşım bileşenlerine ek olarak nikel, manganez ve nitrojen içerir.
Martensitik
Yüksek süneklik ve tokluğa sahip manyetik paslanmaz çelikler martensitik paslanmaz çelikler olarak bilinir. Bunları bir miktar sertleştirmek için soğuk işlem kullanabilirsiniz. Bu durumda, tavlamadan sonra genellikle yaklaşık 275 MPa akma dayanımına sahip olurlar.
Dubleks
Dubleks paslanmaz çeliğin mukavemeti östenitik paslanmaz çeliğin yaklaşık iki katıdır. Bu durumda klorür stres korozyon çatlamasına karşı östenitik paslanmaz çelikten daha dayanıklıdır. Ferritik ve östenitik arasında bir tokluğa sahiptirler.
Paslanmaz çelik paslanır mı?
Minimum yüzde 10,5 krom konsantrasyonuna sahip bir çelik alaşımı paslanmaz çelik olarak bilinir. Krom, havadaki oksijenle etkileşime girerek koruyucu bir kaplama oluşturur ve paslanmaz çeliği korozyona ve paslanmaya karşı çok dayanıklı hale getirir. Şu anda piyasada yaklaşık 150 farklı paslanmaz çelik türü bulunmaktadır.
Paslanmaz çelik türleri
Yüzlerce farklı paslanmaz çelik alaşımı mevcut olsa da, çoğu aşağıdaki üç gruptan birine girecektir.
- Östenitik paslanmaz çelik: Bu tür paslanmaz çeliğin iki önemli özelliği vardır. Östenitik paslanmaz çelik başlangıçta önemli miktarda krom içerir. Üreticiler bu malzemeyi kullandıklarında korozyon direnci artar. İkinci olarak, bu nesneler tipik olarak manyetik değildir, ancak soğuk şekillendirme prosedürü onları manyetik hale getirebilir. Aşağıdakiler en yaygın paslanmaz çelik alaşımlarıdır.
- Ferritik Paslanmaz Çelik: Bu, en yaygın ikinci paslanmaz çelik alaşımıdır ve aynı zamanda manyetiktir. Düşük nikel konsantrasyonu nedeniyle, bu alaşımla yapılan ürünler soğuk şekillendirme yoluyla sertleştirilebilir ve diğer türlere göre daha az maliyetlidir.
- Paslanmaz Çelik Martensitik: Bu, en az rastlanan paslanmaz çelik alaşımı türüdür. Üretim, martensitik paslanmaz çeliği darbe direnci veya yüksek gerilme mukavemeti gerektiren uygulamalarda kullanır. Üretici genellikle korozyon direncini artırmak için bu malzemeyi koruyucu bir polimer kaplama ile birleştirir.
Paslanmaz çelik nasıl yapılır?
Paslanmaz çelik üretirken, üretici öncelikle ne tür bir paslanmaz çelik üretmek istediğine karar vermelidir. Bu durum önemlidir çünkü üretmeyi düşündükleri paslanmaz çelik sınıfı, kombinasyonda bulunan demir, karbon, nikel vb. gibi paslanmaz çelik bileşenlerinin oranını etkileyecektir.
Paslanmaz çelik üretim sürecinin geri kalanı, hammaddeleri topladıktan sonra başlayabilir. Aşağıdaki bölümlerde sektörün paslanmaz çelik üretim süreci ele alınacaktır.
İlk olarak, üreticiler çeşitli paslanmaz çelik malzemeleri bir fırında erime noktalarına kadar ısıtırlar. Fazla karbonu uzaklaştırmak için erimiş malzemeyi vakumlu oksijen dekarbürizasyonuna (VOD) veya argon-oksijen dekarbürizasyonuna (AOD) sokarlar. Üçüncü olarak, erimiş çelik, nihai ürünün kalitesinin ince ayarlanmasına yardımcı olabilecek belirli paslanmaz çelik bileşenlerinin karışımdan dağıtılmasına ve çıkarılmasına yardımcı olmak için döndürülebilir.
Dördüncü olarak, paslanmaz çelik soğuduğunda, çelik hala kristalleşme sıcaklığının üzerindeyken sıcak haddeleme ile başlayan bir dizi şekillendirme işlemine tabi tutulur. Beşinci olarak, iç gerilimleri hafifletmek ve paslanmaz çeliğin mekanik özelliklerini değiştirmek için tavlanabilir.
Tavlama işleminin ardından, üretim hattı paslanmaz çeliği çeşitli kesme ve şekillendirme işlemlerine tabi tutarak uygulamaya uygun bir son ürün elde edilmesini sağlar. Son olarak, paslanmaz çelik kütükleri, blumları veya telleri diğer üreticilere ihraç etmeden önce, paslanmaz çelik üreticisi bunlara çeşitli yüzey işlemleri ekleyebilir.
Çelik bileşiminin katkı maddeleri ve bileşenleri
Paslanmaz çelik bileşenler, artık ürün imal etmek ve tüketicilerin ihtiyaçlarını karşılamak için kullanılan tercih edilen malzemedir. Peki, kaç farklı çelik türü vardır? Bu onların katkı maddelerine bağlıdır. Şimdi bunlara bir göz atalım.
- Karbon: Şirketler, karbon ve demirin birlikte alaşımlandırılmasıyla çelik üretmektedir. Bu işlem sonucunda demir güç ve sertlik kazanır.
- Manganez: Çeliğe manganez eklenmesi sertliği, mukavemeti ve sertleşebilirliği artırırken sıcak çalışma özelliklerini de iyileştirir.
- Krom: Çeliğin oksidasyon direncini artırmak için krom kullanırlar.
- Nikel: Üreticiler, ısıya ve korozyona dayanıklı en önemli çelikleri oluşturmak için yüksek kromlu paslanmaz çeliklere büyük miktarlarda nikel eklerler.
- Molibden: Krom-nikel östenitik çeliklerle birleştirildiğinde molibden, özellikle sülfür ve klorür içeren ortamlarda çukurlaşma ve çatlak korozyonuna karşı direnci artırır.
- Azot: Nikel gibi nitrojen de paslanmaz çeliğin östenit stabilitesini artıran östenit oluşturucu bir elementtir.
- Bakır: Bakır, paslanmaz çelikte yaygın olarak bulunan bir kalıntı elementtir. Üretim, çökelme sertleşmesi özellikleri sağlamak veya sülfürik asit ve tuzlu suda korozyon direncini artırmak için bu elementi çeşitli alaşımlara ekler.
- Titanyum: Üretimde, özellikle kaynak gerektirdiğinde, karbürü stabilize etmek için genellikle titanyum kullanılır. Titanyum karbon ile birleşerek çok kararlı ve çelikte çözünmesi zor olan titanyum karbürleri üretir ve taneler arası korozyon riskini azaltır.
- Fosfor: İşlenebilirliği artırmak için genellikle fosforu sülfür ile birleştirirler. Fosfor, östenitik paslanmaz çeliklerin mukavemetini artırırken, aynı zamanda korozyon direncini azaltır ve malzemenin kaynak sırasında parçalanma eğilimini artırır.
- Sülfür: Küçük miktarlarda eklendiğinde kükürt işlenebilirliği artırır, ancak fosfor gibi korozyon direnci ve sonuç olarak kaynaklanabilirlik üzerinde zararlı bir etkiye sahiptir.
Diğer Katkı Maddeleri
- Selenyum: Selenyum eskiden işlenebilirliği artırmak için bir takviye olarak kullanılırdı.
- Niyobyum/Kolombiyum: Üreticiler çelik karbonunu stabilize etmek için Niyobyum/Kolombiyum kullanır ve titanyuma benzer şekilde işlev görür. Niyobyum ayrıca alaşımları ve çelikleri güçlendirerek daha yüksek sıcaklıklara dayanmalarını sağlar.
- Silikon: Silisyumu çelik eritme sürecinde deoksidasyon (öldürme) maddesi olarak kullanırlar ve çoğu çelikte az miktarda bulunur.
- Kobalt: Nükleer reaktörlerin katı radyasyonuna maruz kaldığında, kobalt yüksek oranda radyoaktif hale gelir. Bu nedenle, nükleer enerji santrallerinde kullanılan tüm paslanmaz çelikler, genellikle en fazla yüzde 0,2 olmak üzere kobalt limitlerine sahip olacaktır.
- Kalsiyum: Üreticiler, selenyum, fosfor ve diğer elementlerin neden olduğu diğer özelliklerden ödün vermeden işlenebilirliği artırmak için küçük miktarlarda kalsiyum ekliyor.
Sonuç
Paslanmaz çelikler en az yüzde 10,5 krom, yüzde 1,2'den az karbon ve diğer alaşım bileşenlerini içerir. İnsanların paslanmaz çeliği çeşitli amaçlar için kullandıkları çeşitli yerler vardır.
Paslanmaz çelik, diğer katkıların kombinasyonuna bağlı olarak çeşitli formlarda gelir. Üreticiler, kullanım amacına bağlı olarak bu katkı maddelerini paslanmaz çelik bileşimine karıştırır.