Microsoft Word 10 austenitik krom-nikel paslanmaz celikler doc
Yüklə 207,14 Kb. Pdf görüntüsü
|
KARBONLU VE ALA IMLI ÇEL KLER N KAYNA I, Burhan O uz, OERLIKON Yayını, 1985 14
uzama, karbon gerekli asgariyi geçince, azalır. Yetersiz karbonla kaynakta çatlaklar bulunabilir ve uzama azalır. Azami süneklik yakla ık % 0,20 karbon ve % 0,40 silisyumla elde edilir. Yüksek silisyum (% l'in üstünde) arzu edildi inde, % 0,25'den az karbonlu bir kaynak metalinin sünekli i az olacak ve çatlamaya e ilimli bulunacaktır. Kaynak metalinin % 1 silisyumla % 0,40-0,50 arasında karbon içermesi halinde çatlaksız sıhhatli bir diki elde edilir. Silisyum, HT (ACI tasnifinden, ATSI'nin 330'una muadil), 314 ve 310 tiplerinin bile iminde, sıca a ve karbürlenmeye mukavemet vermesi itibariyle, büyük önemi haiz bir elementtir. Karbon-silisyum oranı, yüksek nikelli sıca a dayanıklı ala ımlarla korozyona dayanıklı krom-nikel ala ımları arasındaki önemli bir farkı belirtir. Korozyona dayanıklı ala ımlarda karbür çökelmesini asgaride tutmak için dü ük karbonlu kaynak metali gereklidir. Yüksek silisyumlu ısıya dayanıklı dökme HT ve HU ve çekme 314 tiplerinde ise uygun karbon-silisyum oranını tutabilmek için yüksek karbonlu kaynak malzemelerine gidilir. Azot, özel tiplerde, çok kuvvetli bir austenit te kil edicidir (nikelden 26 ilâ 30 kat daha etkili). Oranı % 0,07'ye varabilir. Kısmen nikelin yerini tutmak için oldu u kadar 18-10 çeliklerinin mekanik mukavemetini artırmak için de kullanılabilir; bu sonuncu halde karbürlerin çökelmesi sakıncalarını arzetmeden karbonunkine e bir rol oynar. Kolumibium, 347 tipinde, karbonla birle ip kristaller arası korozyona meyli azaltır, taneleri inceltir, ferrit te ekkülünü te vik eder. 200 serisinde yüksek miktarda bulunan manganez genellikle gamma fazını te vik edici olarak kabul edilir. Nikelin kısmen yerini tutmak üzere daha yüksek miktarlarda manganez kullanılarak tamamen austenitik dokuyu muhafaza etmek mümkündür. Mamafih yüksek sıcaklıklarda, oranı yakla ık % 4 ü geçince, ferrit te kil eder. Kükürtün olumsuz etkisini de, MnS olu turarak, yok eder. lâve element olarak genellikle % 2,5 dan az oranda bulunur; daha yüksek miktarlar ya kısmen nikelin yerini tutmak, ya da bazı austenitik çeliklerin kaynak kabiliyetini düzeltmek için kullanılır. Molibden, 316, 317 tiplerinde, yüksek sıcaklıkta mukavemet ile redükleyici ortamda korozyona dayanmayı artırır. Ferrit olu masını te vik eder. Tungsten yüksek sıcaklıklarda mekanik mukavemeti artırır. Bu son iki element kompleks karbürlerin olu masına yardım ederler. Titanium ve niobium özellikle 321 tipinde kristaller arası korozyona hassasiyeti yok etmekte kullanılırlar. Bunlar yüksek sıcaklıkta matris içinde az eriyen karbürler olu turarak karbonu tespit ederler. Keza yüksek sıcaklıkta sürünmeye mukavemeti artırırlar. Titanium ayrıca bir tane inceltici olup ferrit te ekkülünü te vik eder. Austenitik paslanmaz çelikler mekanik bakımdan memnuniyet verici ekilde
kaynaklanabilirlerse de bazı ko ullar altında kristallerarası korozyon denilen bir sakınca arzederler. 425 ile 870°C arasında bir sıcaklık alanına ısıtıldıklarında veya bu alan içinden yava so utulduklarında katı eriyikten karbon, özellikle kristal sınırlarında, yani kristaller arasında, çökelir ve kromla birle erek kromdan yana zengin karbür olu tururlar. Kromdan yana fakirle en KARBONLU VE ALA IMLI ÇEL KLER N KAYNA I, Burhan O uz, OERLIKON Yayını, 1985 15
kom u bölgenin bu nedenle korozyona mukavemetinin, metalin sair kısımlarına göre, azaldı ı sanılır. Bazı korozif ko ullar altında mevziî bir kristaller arası atak vaki olup bu atakın önemi, temasın süre ve sıcaklı ı kadar çeli in bile im ve ilk i lemlerine ba lıdır. Kaynak esnasında banyo yakla ık 1425°C ergime sıcaklı ında bulunup kom u ana metalin bu ısıdan etkilenmi bölgesi de 425 ile 870°C arasında bulunur ki yukardaki olay bu bölgede vaki olur. Bu bölge karbon çökelme bölgesi olup çökelmenin derecesi, herhangi bir kaynak ko ulu için, yakla ık karbon nispeti ile orantılıdır; karbon ne kadar az olursa i bu etki de o kadar az olur. Teçhizatın, kaynak edildi i gibi, yani sonradan herhangi bir ısıl i lem görmeden kullanılaca ı ve a ır korozyon ko ullarına maruz bulundukları yerlerde, bu nedenle, dü ük karbonlu paslanmaz çelikler kullanılır. A ır korozif ko ullar altında kullanılacak olup da kaynaktan sonra ısıl i leme tabi tutulmayan parçaların kayna ında, kaynak yöntemi seçilirken, i bu yöntemin parçanın zararlı ısı alanı içinde bulunaca ı toplam süre, yani ısıtma, ısıda tutma ve so uma süreleri üzerindeki etkisini bilmek önemlidir. Genellikle yöntemler, artan toplamı süreye göre öyle sıralanır: punta ve diki (direnç) kayna ı; gaz metal ark (M G - MAG, T G) kayna ı; tozaltı kayna ı; oksi- asetilen ve sair gaz kayna ı. Belli bir karbon oranı ile en az çökelme direnç kayna ında, en ço u da oksi-asetilen kayna ında görülür. Austenitik kaynak metalinde karbür çökelmesi kristal sınırlarında ve, e er varsa, ferrit plajlarının etrafında ve içinde bulunur. Çabuk so uma sebebiyle tek pasolu diki lerde görülmezse de çok pasolularda, son paso hariç, bu çökelme vardır. Ferritin mevcut oldu u hallerde karbür çökelmesinden hasıl olan kristaller arası korozyon çok daha azdır zira kristal sınırlarında 'bir sürekli karbür ebekesi te kil edecek yerde karbürlerin ço u, ferrit plajları içinde çökelir. Karbür çökelmesini kontrol etmek için üç yol vardır: 1) Çabuk so utmanın izledi i bir karbür eritme tavlaması. 2) Kolombium, titanium, niobium, tantal gibi kuvvetli karbür te kil edici elementlerin ilâvesiyle karbonun stabilizasyonu. 3) Fevkalade dü ük karbonlu bir paslanmaz çelik kullanmak. Kristaller arası korozyon testi için ASTM Specification A262 -55T ve A393 - 55T'ye müracaat edilmelidir. Tam so umadan sonra bir kayna ın dokusu çok yüksek sıcaklıklarda mevcut olan ferrit miktarına, ve dolayısiyle, gamma ve alfa fazlarını te vik edici elementlerin nispî oranlarına ba lıdır. L.A. Schaeffler bu elementlerin etkilerini tetkik edip adını ta ıyan diyagramı çizmi tir. Bu diyagram, üzerlerine AISI tiplerinin bazıları yazılmı olarak ek. 58'de gösterilmi tir. Koordinat eksenleri üzerindeki de erler e de er nikel ile e de er krom olup bunlar, evvelce söylediklerimize uygun olarak E de er nikel (Ni) = % Ni + 30 × % C + 0,5 × % Mn E de er krom (Cr) = % Cr + % Mn + 1,5 × % Si + 0,5 × % Nb dır. KARBONLU VE ALA IMLI ÇEL KLER N KAYNA I, Burhan O uz, OERLIKON Yayını, 1985 16
Diyagramda karbon, aksi belirtilmedikçe, bütün ala ımlar için asgari % 0,03; silisyum asgarî % 0,3; austenit te kil edici olarak potansiyelde karbona e de er olan azot oranı, dü ük kromlu ala ımlarda % 0,05'den yüksek kromlu ala ımlarda % 0,10'a kadar de i ir. Bu diyagram sayesinde kimyasal bile imi belli olan bir kayna ın dokusunu önceden tayin etmek mümkün olur. Austenitik paslanmaz çeliklerin alanı 8'den yukarı e de er nikel ve 16'dan yukarı e de er kroma tekabül eder. Bunların kaynaklarının so umadan sonra austenit, biraz martensitle austenit, ve ferrit veya austenit ve ferritten olu mu bir dokuyu haiz olabilecekleri görülür. En çok kullanılan austenitik paslanmaz çelikleri ilgilendiren bu sonuncu alanda sabit ferrit oranlı e riler düz çizgilerdir.
Bu diyagram, kimyasal bile iminden hareket ederek bir kaynakta mevcut ferrit oranını önceden tayin etme olana ını sa lar.
KARBONLU VE ALA IMLI ÇEL KLER N KAYNA I, Burhan O uz, OERLIKON Yayını, 1985 17
Dokusu austenitik-ferritik olacak ekilde bile imi haiz bir kayna ın ferrit oranını hesap etmek için D. Seferian a a ıdaki formülü teklif etmi tir: % ferrit = 3 [ (Cr) — 0,93 (Ni) — 6,7] Austenitle ferrit aynı bile imi haiz de illerdir. Genellikle ferrit, alfa fazını te vik edici elementlerden yana daha zengin olur, austenit daha fazla gamma fazını te vik edici element içerir. Ferrit, dolayısiyle, krom ve silisyumdan yana zenginle meye, nikel ve manganezden yanala fakirle meye meyleder. S GMA FAZI Austenitik paslanmaz çeliklerde mutad olarak bulunan austenik, ferrit ve karbürlerin yanısıra bazı hallerde «sigma fazı» veya «B bile i i» (B «brittle» gevrek'ten) adı verilen bir metaller -arası krom-demir bile i ine de rastlanır. Bu bile ik ferritik ve yarı-ferritik çeliklerin kayna ında önemli bir rol oynamazsa da austenitik paslanmaz çeliklerin kayna ında bu fazın önemi büyüktür. Bu sigma fazı çok sert, kırılgan ve magnetik olmayan bir metaller arası bile iktir (e it atomlu Fe-Cr bile i inin çevresinde olu ur) . Fe-Cr-Ni gibi üçlü ala ımlarda, belirli oranlarda bir üçüncü elementi eritebilir.
KARBONLU VE ALA IMLI ÇEL KLER N KAYNA I, Burhan O uz, OERLIKON Yayını, 1985 18
Metals Handbook (1958)'dan alınan ek. 59'daki diyagram Fe-Cr denge sistemi içinde sigma fazının ( ve + α) bulunu alanlarını gösterir. Bu faz genellikle çeli in, ala ımın bile imine göre, 650 ile 900°C arasında bir sıcaklıkta uzun süre tutulması sonucu ferritten transformasyon suretiyle te ekkül eder. Mamafih, ba langıçta tamamen austenitik olan ala ımlarda geli ebilir. 302 ve 304 tipinde 18-8 gibi bile imlerde hiç sigma fazına, ferrit mevcut olsa dahi, rastlanmamı tır. Buna kar ılık titanium, kolombium, molibden, silisyum ve kromdan yana zengin ala ımlarda bulunur. 308L tipi kaynak metallerinde, uzun süre 650°C sıcaklı a maruz kaldı ından, az miktarda sigma fazına rastlanır. Sıcaklık arttıkça bu fazın mevcut oldu u alan azalır, 820°C civarında da hemen hemen yok olur. Her iki yönde α
α dönü mesi 36 saatte tamamlanırken 790°C ta 100 saat gerekmektedir. 810°C'ta ise 300 saat sonra bu dönü üm ancak ba lar. Çevre sıcaklı ında çok kırılgan olup ciddi çatlamalara yol açması, bu sert fazın sertlik de erinin tayinini güçle tirmektedir. % 48 Cr'lu bir ala ımda α tam transformasyonu ile elde edilmi bir sigma fazının sertli i 68 Rockwell C mertebesindedir. Sigma fazı, onu meydana getiren alfa fazından daha yo un olup α dönü mesi bir büzülme ile sonuçlanır. Sigma fazı korozyona mukavemeti azaltabilece i gibi özellikle süneklik ve darbeye mukavemet azalması eklinde kendini gösterir. Her ne kadar bu fazın olu ması çeli in uzun süre yüksek sıcaklıkta tutulmasını gerektirirse de bazı hallerde kaynaktan hemen sonra, kaynak metalinde bu faz görülebilir. Bu konuda austenitik paslanmaz malzemeden yapılmı dolguların, dolgunun üzerine yapıldı ı malzemenin bir gerilim giderme tavlamasına tabi tutulması halinde, u radıkları dokusal de i meler üzerinde yürütülmü deney sonuçları ilginç olmaktadır. Gerçekten bu sonuçlara göre dolgu, kaynaktan hemen sonraki haliyle en iyi korozyona mukavemeti arzedip 735°C'ta yapılmı bir gerilim giderme tavlaması bu mukavemetin azalmasını mucip olmaktadır. Gerilim giderme tavlamasından önce ve sonra uygulanan bir so uk çalı ma (örne in cam taneleri püskürtmesi), korozyona mukavemeti daha da azaltmaktadır. Adı geçen tavlama sırasında karbür çökelmesiyle birlikte sı ma fazı da olu maktadır. Bu ferrit sigma transformasyonu hakkındaki sonuçlara göre de sigma, daha önceden tahmin edilenden çok daha hızlı ekilde olu makta fakat bu transformasyon sadece karbür çökelmesinden sonra vaki olmaktadır. Dolgunun üstüne yapıldı ı mesnet malzemesi için önerilen gerilim giderme yöntemleri son derece dü ük karbonlu ya da paslanmaz çeliklerin stabilize grade'leri kullanılmadıkça, dolgu malzemesinde karbür çökelmesine götürmektedir ki bu da, normal olarak korozyona dayanıklı malzemeyi taneler arası korozyona yüksek derecede hassas kılmaktadır. Keza sigma fazı olu ması da bu gerilim giderme süreci sırasında vaki olmaktadır. Ancak bu olu ma için karbür KARBONLU VE ALA IMLI ÇEL KLER N KAYNA I, Burhan O uz, OERLIKON Yayını, 1985 19
çökelmesinin vaki olmu olması gerekir. Sigma fazının varlı ı, korozyona mukavemet açısından, sanıldı ı kadar zararlı olmamaktadır. Genellikle bir ikili doku hasıl eden bir kimyasal bile ime sahip paslanmaz çelikte tam austenitik doku, koruyucu gaz olarak azotun kullanılmasıyla elde edilir. Bir austenitik çelik kayna ında sigma tipinde bir metallera-rası bile i in te ekkül etmesi için ısı, bile im ve doku ko ullarının bir araya gelmesi gerekir. Kaynaktan çıkı (brüt) haliyle 18-10, 24-12, 25-20 tiplerindeki paslanmaz çeliklerin kaynaklarında genellikle sigma fazına rastlanmaz zira çabuk so uma sebebiyle, sigma fazının te ekkül etmedi i çok yüksek sıcaklıkların dokusu aynen kalır. Bu fazın ortaya çıkması için, stabilite üst sınırlarının, yani 900-950°C civarının altında bir sıcaklıkta tutulması gerekir. Bazen bu sigma fazının yüksek sertli inden abrazyona mukavemet bakımından istifade yoluna gidilir: örne in supap yatakları. Buna kar ılık bu fazın zararlı oldu u hallerde, onu stabilite sınırının üstünde bir sıcaklı a ısıtarak austenit içinde eritmenin veya delta ferrite çevirmenin mümkün oldu u hatırda tutulmalıdır. Böyle bir i lemle ilk özellikler büyük ölçüde veya tamamen yerine gelebilir. Sigma fazı tarafından gevrekle tirilmi bir çelik on dakika gibi kısa bir süre 1050°C'ta tutularak sünekliginin önemli bir kısmı geri getirilebilir; mamafih sigmanın austenite dönü mesi 1250°C sıcaklı ı gerektirir. Bu sıcaklıklarda tane büyümesinin önüne geçilebilir. K MYASAL B LE M N ETK S - ÇE TL ALA IM ELEMENTLER N N ROLÜ Sigma fazının mevcut oldu u sıcaklıklar için ba lıca ticarî ate e dayanır dökme çelikler Fe- N-Cr diyagramında yerlerine oturtturulduklarında, % 0,1 mertebesinde karbon oranları için, a a ıdaki tiplerde i bu fazın meydana gelmeyece i görülür : ASTM 297 HF (20 Cr—10 Ni) ASTM 297 HT (15 Cr—35 Ni) ASTM 297 HU (19 Cr—39 Ni) ASTM 297 HW (12 Cr—60 Ni) ASTM 297 HX (17Cr—66Ni) Buna kar ılık a a ıdaki tiplerde sigma fazı her zaman meydana gelir : ASTM 297 HC (28 Cr— 4 Ni) ASTM 297 HD (28 Cr— 5N ) ASTM 297 HE (28 Cr— 8 Ni) ASTM 297 HL (30 Cr—20 Ni) HH ve HK tipleriyle AISI 310 tipleri, bile imlerine göre, sigma fazı hasıl ederler veya etmezler. Gerçekten, Cr ve Ni ve mevcut olan sair ala ım elementlerinin (C, Si, Mn, Al v.s.) oranlarının hafif bir de i mesi veya bazı ilâve elementlerin (Ti, Mo, Nb) varlı ı ya sigma fazını te vik eder veya ona engel olur. 1100°C'ta gamma bölgesinde bulunan bir çeli e Si, Al, Ti veya Zr gibi alfa fazını te vik edici (alfajen) bir element ilâve edildi inde bu nokta + α bölgesine kayabilir; alfa fazı kromdan
KARBONLU VE ALA IMLI ÇEL KLER N KAYNA I, Burhan O uz, OERLIKON Yayını, 1985 20
yana zengin oldu undan kolaylıkla sigma fazının olu masına yol açabilir. Bu itibarla alfajen elementler sigma fazını te vik edici (sigmajen); olarak telâkki edilirler. Gammajen elementler aksi yönde etki yaparlar. Ti, Zr, Nb, Mo gibi karbür olu masına kuvvetle yol açan elementler karbonu tespit ettiklerinden karbon artık krom karbürü te kil edemez. Bu yüzden krom oranı artaca ından sigma fazının meydana çıkma ihtimali de artar. Böylece de sigmajen bir rol oynamı olurlar. Aynı etki, krom nitrüründen daha stabil nitrürlerin meydana gelmesi ile de elde edilir. Mo veya Ti gibi bazı elementler aynı zamanda alfajen ve karbür te ekkül ettirici karakter arzedip karbon oranına göre bu karakterlerden biri veya di eri ön plâna çıkar; mamafih her ilcisi de aynı sigmajen yönde etki yapar. Sigma fazının te ekkülüne yardım etme veya bunu önleme bakımından elementler kabaca a a ıdaki gibi sınıflandırılır : Alfajen bile ken elementler : Al, P, Si, Cr; Gammajen bile ken elementler : Ni, Co, Mn, N, C; Alfajen ilâve elementler : Ti, Nb, Mo, W, V, B; Gammajen ilave elementler : Cu Kaynak uygulamasında bu konuya yine temas edece iz. Yüklə 207,14 Kb. Dostları ilə paylaş:
|