Paslanmaz çelik, özellikleri, kullanım amacı, kaliteleri: 3H17M, 2H13, 3H13, 4H13, H17, 2H17N2, H18

Paslanmaz çelikler – mikroyapıya göre sınıflandırma ve kalite listesi

Geleneksel krom çelik kaliteleri – özellikleri ve uygulamaları

Paslanmaz çelik, örneğin 3H17M, 2H13, 3H13, 4H13, H17, 2H17N2, H18 kaliteleri, korozyona dayanıklı bir çelik olup, benzersiz korozyon direncini uygun şekilde seçilmiş alaşım bileşenlerine ve üretim süreçlerine borçlu olan bir malzeme grubuna aittir.

Bu yüksek alaşımlı çelikler, çeşitli aşındırıcı ortamlarda olağanüstü dayanıklılıklarıyla karakterize edilir. Bu özellikleri sayesinde inşaattan tıbba kadar birçok sektörde kullanıma uygundurlar.

Atmosferik, su ve toprak korozyonuna karşı dirençlidir.

Paslanmaz çelik, atmosferik korozyona (hava ve nem), sulu korozyona (deniz suyu dahil suyla temas) ve toprak korozyonuna (topraktaki minerallere maruz kalma) karşı önemli direnciyle öne çıkar. Bu özellikler, paslanmaz çelikleri diğer malzemelerin hızla bozulacağı ortamlarda ideal bir seçim haline getirir.

Paslanmaz çeliklerde kromun rolü

Korozyon direncinden sorumlu ana alaşım elementi kromdur. Paslanmaz çelikler, diğer özelliklerinin yanı sıra, en az %10,5 krom içeriğiyle tanımlanır; kaliteye bağlı olarak, bu elementin yüzdesi önemli ölçüde daha yüksek olabilir. Yeterli krom içeriği, çelik yüzeyinde pasif tabaka olarak bilinen ince, görünmez bir oksit tabakasının oluşmasına olanak tanır. Bu tabaka, çeliği aşındırıcı maddelerle temastan etkili bir şekilde koruyarak, zorlu koşullarda dayanıklılığını sağlar.

Korozyon direncini artırma mekanizmaları

Paslanmaz çeliklerin korozyon direnci şu yöntemlerle artırılabilir:

1. elektrokimyasal potansiyelin artırılması
   En az %13-14 oranında krom gibi daha yüksek elektrokimyasal potansiyele sahip bir metalin eklenmesi, çeliğin korozyona karşı direncini artırır. Daha yüksek krom içeriği, pasif tabakanın koruyucu özelliklerini geliştirerek çeliği agresif ortamlara karşı daha dayanıklı hale getirir.
2. Çeliğin pasifleştirilmesi
   Çelik yüzeyinde pasif bir tabakanın oluşumu, krom gibi alaşım katkı maddelerinin varlığıyla sağlanır. alüminyum veya silikonBu elementler ortamdaki oksijenle reaksiyona girerek çelik yüzeyinde kararlı bir oksit tabakası oluşturur. Bu ince kaplama, metalin daha fazla oksitlenmesini önler ve çeliği korozyondan etkili bir şekilde korur.

Çevrenin paslanmaz çeliklerin dayanıklılığı üzerindeki etkisi

%13 ila %14 krom içeren paslanmaz çelikler, nitrik asit (HNO₃) gibi soğuk, seyreltik asitler gibi oksitleyici ortamlarda korozyona karşı dirençlidir. Bununla birlikte, sülfürik asit (H₂SO₄) veya hidroklorik asit (HCl) gibi indirgeyici ortamlarda, paslanmaz çeliklerin korozyon direnci önemli ölçüde daha düşüktür. Bu ortamlarda pasif tabaka tahrip olabilir ve bu da hızlandırılmış korozyona yol açabilir.

Karbonun korozyon özelliklerine etkisi

Paslanmaz çeliklerin karbon içeriği, korozyon dirençleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Daha yüksek karbon içeriği, pasif tabakayı destabilize edebilen ve korozyona duyarlı lokal alanlar oluşturabilen karbür oluşumunu teşvik eder. Bu nedenle, daha yüksek karbon içeriğine sahip paslanmaz çelikler, özellikle uzun süre yüksek sıcaklıklara maruz kaldıklarında, agresif ortamlara karşı daha az dirençlidir.

Ferritik paslanmaz çelik

Ferritik paslanmaz çelik, tipik olarak %0,15'ten daha düşük karbon içeriğiyle karakterize edilen korozyona dayanıklı bir çeliktir. Bu, yapısının tüm sıcaklık aralığı boyunca ferritik kalmasını sağlar ve mekanik özelliklerini ve korozyon direncini önemli ölçüde etkiler.

Yapı ve kimyasal bileşim

Ferritik yapı, yüksek krom içeriği (%11-30) ve düşük karbon içeriği sonucunda oluşur ve bu da ferritik fazı yüksek sıcaklıklarda bile stabilize eder. Bu çelikler ayrıca az miktarda diğer alaşım elementlerini de içerebilir, örneğin:

• Molibden (Mo) – Kimyasal ve deniz ortamlarında korozyon direncini artırır.
• titanyum (Ti) i Niyobyum (Nb) – Krom karbürlerin çökelmesini sınırlayarak taneler arası korozyona karşı direnci artırır.
• Silikon (Si) – Yüksek sıcaklıklarda oksidasyona karşı direnci artırır.

Ferritik paslanmaz çeliklerin özellikleri

1. Korozyon direnci:
   Ferritik çelikler, atmosferik korozyona ve oksitleyici ortamlara karşı iyi direnç gösterir. Bununla birlikte, özellikle indirgeyici ortamlarda, dirençleri östenitik çeliklere göre daha düşüktür.
2. Mekanik özellikler:
   Bu çelikler, orta düzeyde mekanik dayanım ve iyi süneklik özellikleriyle karakterize edilir ve bu da onları soğuk işlemeye uygun hale getirir. Aynı zamanda, östenitik çeliklere kıyasla deformasyona daha az eğilimlidirler.
3. Yüksek sıcaklık dayanımı:
   Ferritik yapıları sayesinde bu çelikler yüksek sıcaklıklarda bile kararlı kalır ve bu da onları oksidasyon direnci gerektiren uygulamalar için uygun hale getirir.
4. Manyetiklik:
   Ferritik çelikler manyetiktir; bu özellik onları çoğu östenitik çelikten ayırır.

Ferritik çeliklerin uygulamaları

Ferritik paslanmaz çelikler, orta düzeyde korozyon direnci, yapısal kararlılık ve düşük maliyet gerektiren uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Örnekler şunlardır:

• Ev aletleriÇamaşır makineleri, fırınlar, bulaşık makineleri gibi parçaları.
• BudownictwoCephe kaplamaları, pencere çerçeveleri, çatılar.
• Przemysł motoryzacyjnyEgzoz sistemleri, ısı kalkanları.
• Kimya endüstrisiDepolama tankları, ısı eşanjörleri.

Ferritik paslanmaz çelik, yapısı ve kimyasal bileşimi sayesinde, elverişli mekanik özellikleri orta düzeyde korozyon direnciyle birleştirir. Düşük karbon ve yüksek krom içeriği, onu özellikle orta derecede aşındırıcı ortamlarda ve yüksek sıcaklık stabilitesinin esas olduğu uygulamalar için uygun, çok yönlü bir malzeme haline getirir.

Yarı ferritik paslanmaz çelik

Karbon içeriği %0,15-0,35 arasında olan yarı ferritik paslanmaz çelikler, ferritik ve martensitik çelikler arasında ara özelliklere sahip bir malzeme grubunu oluşturur . Isıl işlemden (950°C'nin üzerinde ısıtma ve soğutma) sonra ferrit ve martensitten oluşan yapıları, onlara benzersiz mekanik ve korozyon özellikleri kazandırır.

Kimyasal bileşim ve yapı

Yarı ferritik çelikler şunları içerir:

• Krom (Cr): %12–18 – Korozyon direnci sağlar ve ferritik fazı stabilize eder.
• Karbon (C): %0,15–0,35 – Kısmi faz dönüşümlerine olanak tanıyarak sertleştirme sırasında martensit oluşumuna yol açar.
• Molibden (Mo) lub Niyobyum (Nb) – agresif ortamlarda korozyon direncini artırmak için eklenebilir.

Yaklaşık 950°C'nin üzerinde ısıtıldığında, malzemenin bir kısmı östenite dönüştüğünde, ferrit ve martensitten oluşan yarı ferritik bir yapı oluşur. Hızlı soğutma üzerine, östenit martensite dönüşürken, kalan malzeme ferritik yapısını korur.

Yarı ferritik çeliklerin özellikleri

1. Korozyon direnci:
   • Yarı ferritik çelikler, içerdikleri krom sayesinde orta dereceli atmosferik ve oksitleyici ortamlarda iyi korozyon direnci gösterirler.
   • Ancak bu direnç, östenitik çeliklere kıyasla daha düşüktür.
2. Mekanik özellikler:
   • Yapıdaki ferrit ve martensit kombinasyonu, ferritik çeliklere kıyasla daha yüksek mekanik dayanım sağlar.
   • Martensit varlığı çeliğe daha yüksek sertlik ve aşınma direnci kazandırır.
3. Obróbka cieplna:
   • Bu çelikler sertleşmeye yatkındır, bu da mekanik özelliklerinin belirli uygulama gereksinimlerine göre ayarlanmasına olanak tanır.
   • Yüksek karbon içeriği, hızlı soğutma sırasında sertliğin artmasına olanak tanır.
4. Manyetiklik:
   • Yarı ferritik çelikler, yapılarında ferrit bulunması nedeniyle manyetiktir.

Yarı ferritik çeliklerin uygulamaları

İyi mekanik dayanım, korozyon direnci ve sertleşme özelliklerinin birleşimi sayesinde, yarı ferritik paslanmaz çelikler şu alanlarda kullanılır:

• Przemysł motoryzacyjnyEgzoz sistemi parçaları, türbin bileşenleri.
• Kimya endüstrisi: boru hatları, orta derecede aşındırıcı maddeler için tanklar.
• Alet üretimi: Artırılmış sertlik ve aşınma direnci gerektiren elemanlar.
• enerji bilimiOrta derecede aşındırıcı ortamlarda çalışan cihazların parçaları.

Avantajlar ve sınırlamalar

• avantajları:
  • Ferritik çeliklere kıyasla daha iyi mukavemet ve sertlik.
  • Mekanik özellikleri değiştirmek için ısıl işlem uygulama olasılığı.
  • Orta dereceli ortamlarda iyi korozyon direnci.
• Ogranikzenia:
  • Östenitik çeliklere kıyasla daha düşük korozyon direnci.
  • Yüksek karbon içeriği, karbür çökelmesine yol açarak taneler arası korozyona karşı direnci azaltabilir.

Yarı ferritik paslanmaz çelik, ferritik ve martensitik çeliklerin özelliklerini bir araya getirerek çok yönlü bir mühendislik malzemesi haline gelir. Yapısı ve sertleşebilirliği, orta düzeyde korozyon direnci ve gelişmiş mekanik özellikler gerektiren uygulamalar için uygun olmasını sağlar. Özellikleri, onu otomotiv, kimya ve takım endüstrilerinde değerli bir seçenek haline getirir.

Martensitik paslanmaz çelik – özellikler ve nitelikler

Martensitik paslanmaz çelikler, özel kimyasal bileşimleri ve sertleşebilirlikleri sayesinde yüksek mekanik dayanım ve orta derecede korozyon direnci gösteren bir paslanmaz çelik grubudur. Bu çeliklerdeki karbon içeriği %0,35'in üzerindedir ve bu da uygun ısıl işlemden sonra martensitik bir yapı elde etmelerini sağlar. Bu çelikler, olağanüstü sertliği aşınma direnciyle birleştirerek yüksek mukavemet gerektiren uygulamalar için uygun hale gelir.

Martensitik paslanmaz çelik – yapısı ve kimyasal bileşimi

Martensitik paslanmaz çelikler, diğer paslanmaz çelik gruplarına (ferritik ve östenitik) kıyasla daha yüksek karbon içeriğiyle karakterize edilir ve bu oran tipik olarak %0,35 ile %1,2 arasında değişir. Başlıca kimyasal bileşenleri şunlardır:

• Krom (Cr): %12–18 – martensitik yapının korozyon direncini ve stabilitesini sağlar.
• Karbon (C):>% 0,35 – Sertleşmeyi ve yüksek sertlik elde etmeyi mümkün kılan unsurdur.
• Molibden (Mo) lub Nikel (Ni) – Seçili kalitelerde korozyon direncini artırır ve mekanik özelliklerini iyileştirirler.

Çeliğin östenitik sıcaklık aralığından hızlı soğutulması (sertleştirilmesi) sırasında martensitik bir yapı oluşur. Bu işlem, malzemenin yüksek sertliğine yol açar, ancak sünekliği ve yapısal homojenliği iyileştirmek için temperleme gerektirir.

Mekanik özellikler

Martensitik çeliklerin mekanik özellikleri, sertleştirme ve temperleme de dahil olmak üzere uygun ısıl işlemlerle büyük ölçüde değiştirilebilir. En önemli özellikleri şunlardır:

1. Yüksek sertlik:
   Martensitik yapı, özellikle takım ve mekanik uygulamalarda hayati önem taşıyan olağanüstü aşınma direnci sağlar.
2. İyi mekanik dayanıklılık:
   Bu çelikler yüksek mekanik yüklere dayanabilme özelliğine sahip olduklarından, makine ve ekipman parçaları için ideal bir malzemedir.
3. Düşük plastisite:
   Sertleştirilmiş haldeyken martensitik çelikler kırılgandır ve bu nedenle iç gerilimleri azaltmak ve sünekliği artırmak için temperleme işlemine ihtiyaç duyarlar.

Martensitik korozyona dayanıklı çelik - kimyasal özellikleri ve direnci 

Martensitik çeliklerin korozyon direnci, krom içeriği, yapısal homojenlik ve yüzey durumu gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Maksimum korozyon direncini sağlamak için çelik yüzeyi metalik olarak temiz, oksitlerden arındırılmış ve mümkünse zımparalanmış veya parlatılmış olmalıdır. Oksit kalıntıları korozyon direncini önemli ölçüde azaltır.

Genel olarak, martensitik çeliklerin kimyasal direnci karbon içeriği azaldıkça artar, ancak tam korozyon koruma potansiyeline ancak çeliğin su verme ve temperleme gibi uygun bir ısıl işleme tabi tutulmasıyla ulaşılabilir. Bu işlem, korozyon koruması için çok önemli olan yapısal homojenliği iyileştirir.

Türler ve kullanım alanları

Martensitik paslanmaz çelikler arasında, teknik gereksinimlere bağlı olarak kullanılan çeşitli kaliteler bulunmaktadır:

• Korozyona dayanıklı, ısıl işlem görmüş paslanmaz çelikler:
  2H13, 3H13, 4H13, H17N2, 2H17N2, 3H17M ve H18 gibi kaliteler, sertleştirilmiş ve temperlenmiş halde kullanılmalıdır. Bu, mukavemet ve korozyon direncinin en uygun kombinasyonunu sağlar.
• Yumuşatılmış haldeyken korozyona dayanıklı paslanmaz çelikler.:
  0H13, 1H13 ve H17 kaliteleri, düşük karbon içerikleri nedeniyle yumuşatılmış halde kullanılabilir; bu da işlenmelerini kolaylaştırır ve kırılganlıklarını azaltır.

Uygulama örnekleri:

1. Alet endüstrisi:
   Bıçak ağızları, cerrahi aletler, makinelerin kesici parçaları.
2. Enerji sektörü:
   Su ve gaz türbinleri, vana parçaları, ısı kalkanları.
3. Motorlu Araçlar ve Çok Amaçlı Araçlar:
   Dişli elemanları, miller, yüksek aşınma direnci gerektiren bileşenler.

Avantajlar ve sınırlamalar

• avantajları:
  • Yüksek mukavemet ve sertlik.
  • Isıl işlem yoluyla özelliklerin hassas bir şekilde değiştirilebilme olasılığı.
  • Orta derecede aşındırıcı ortamlarda iyi korozyon direnci.
• Ogranikzenia:
  • Ferritik ve östenitik çeliklere kıyasla daha düşük korozyon direnci.
  • En uygun özelliklere ulaşmak için uygun ısıl işlemin gerekliliği.
  • Daha az talepkar çeliklere kıyasla daha yüksek üretim maliyeti.

Martensitik paslanmaz çelikler, olağanüstü sertlik ve mekanik dayanımı orta düzeyde korozyon direnciyle birleştirir. Sertleştirme ve temperleme özellikleri sayesinde, yüksek mekanik özellikler ve orta düzeyde korozyon direnci gerektiren ortamlarda kullanılırlar. Takım atölyelerinde, mühendislik endüstrisinde ve enerji sektöründe vazgeçilmezdirler ve seçimleri belirli teknik gereksinimlere ve çalışma koşullarına bağlıdır.

Korozyona dayanıklı çelik - PN'ye göre çelik kalite tanımlama sembolleri

Martensitik paslanmaz çelik kalitelerinin tanımlanması, eski GOST çelik standartlarına dayanmaktadır ve çeliğin kimyasal bileşimini gösteren hassas bir harf ve sayı sistemi kullanmaktadır. Bu, temel alaşım elementlerinin ve bunların malzemenin özelliklerine etkisinin hızlı bir şekilde belirlenmesini sağlar.

Harf işaretleri

Çelik kalite sembollerindeki harfler, malzemenin mekanik ve kimyasal özelliklerini şekillendiren ana alaşım elementlerini ifade eder. Harf sembollerine örnekler:

• H – Chrome (Korozyon direncini artıran temel bileşen).
• N – Nikel (Plastisiteyi, korozyon direncini artırır ve yapıyı stabilize eder).
• J - Kil (Yüksek sıcaklıklarda oksidasyon direncini ve kararlılığını etkiler).
• M – Molibden (Kimyasal ve deniz ortamlarında korozyon direncini artırır).
• T – Titan (Krom karbürlerin çökelmesini önler, taneler arası korozyona karşı direnci artırır).

Dijital işaretlemeler

Harfleri takip eden sayılar, elementin ortalama yüzdesini (%) gösterir. Örneğin, H17N2 gösteriminde :

• H17 – Çelik %17 oranında krom içerir.
• N2 – Çelik %2 nikel içerir.

Çelik kalitelerinin karbon içeriğine göre farklılaştırılması

Çeliklerin yalnızca karbon içeriği bakımından farklılık gösterdiği durumlarda, H harfinden önce ek rakamlar kullanılır. Örneğin:

• 0H13 – Çelik, minimum miktarda karbon içerir; bu da daha yüksek korozyon direncine yol açar.
• 1H13 – Düşük karbon içeriği, daha yüksek sayılara göre daha yüksek korozyon direnci.
• 2H13, 3H13, 4H13 – Karbon içeriği artan çelikler, sertliklerini artırır ancak korozyon dirençlerini azaltır.

İşaretleme örnekleri ve anlamları

1. H17N2
   • %17 krom ve %2 nikel içeriğine sahip korozyona dayanıklı çelik.
   • Nikel ve yüksek krom içeriği sayesinde bu çelik, korozyona karşı daha dirençli ve agresif ortamlarda daha dayanıklıdır.
2. 2H13
   • %13 krom içeriğine ve orta miktarda karbona sahip çelik.
   • 0H13'e kıyasla daha yüksek sertliğe ancak daha düşük korozyon direncine sahiptir.
3. 3Y17A
   • %17 krom ve molibden içeriğine sahip çelik.
   • Molibdenin sağladığı ek koruma sayesinde deniz suyu gibi aşındırıcı ortamlarda kullanım için idealdir.

Paslanmaz çelik kalite sınıflandırma sistemi, malzemenin kimyasal bileşimini ve özelliklerini hassas bir şekilde tanımlamaya olanak tanıyan açık kurallara dayanmaktadır. Harfler temel alaşım elementlerini, sayılar ise bunların yüzdesel içeriğini gösterir. H harfinden önce gelen ek tanımlamalar , farklı karbon içeriğine sahip çelikleri birbirinden ayırır. Bu sistem, yapısal bileşenlerden aletlere ve endüstriyel ekipmanlara kadar belirli uygulamalar için uygun çelik kalitesinin hızlı bir şekilde seçilmesine olanak tanır.

2H13 – korozyona dayanıklı çelik x20cr13, 1.4021, AISI 420
4H13 – korozyona dayanıklı krom çelik 4h13, x46cr13, 1.4034
H17 – yüksek kromlu çelik X6Cr17, 1.4016, AISI 430
2H17N2 – krom-nikel çelik 1.4057, 1.4044
3H17M – korozyona dayanıklı çelik X39CrMo17-1, 1.4122
H18 – yüksek kromlu çelik 1.4112, 1.4125, AISI 440C

PN standartlarına göre üretilen paslanmaz çelikler – EN, DIN, ASTM, AISI, GB/T, AFNOR, ISO ve diğerleri, eski PN standartlarına göre eşdeğeri bulunmayanlar.

1.4418 paslanmaz çelik – krom-nikel-molibden S165M, X4CrNiMo16-5-1
1.4313 paslanmaz çelik – krom-nikel-molibden X3CrNiMo13-4
Paslanmaz çelik 1.4542 – krom-nikel-bakır 17-4-PH, X5CrNiCuNb16-4

Diğer korozyona dayanıklı çeliklere bakın.