Ostenitik Çelikleri

Ostenitik Çelikleri Nedir?

Ostenitik çelikler, demir-karbon alaşımlarının bir türüdür ve genellikle %16-26 arası krom ve %6-22 arası nikel içerir. Bu çelikler, oda sıcaklığında östenit mikroyapısını koruyabilen tek çelik türüdür. En yaygın bilinen östenitik çelik tipi, paslanmaz çelik serisidir (örn. 304, 316).

Ostenitik Çelikler Nerelerde Kullanılır?

1. Gıda ve İçecek Sanayi: Hijyenik yüzey özellikleri sayesinde ekipman ve tank üretiminde kullanılır.
2. Tıp ve Sağlık Sektörü: Cerrahi aletler, diş implantları, ortopedik implantlar ve diğer tıbbi cihazlarda yaygın olarak kullanılır.
3. Kimya ve Petrokimya Endüstrisi: Korozyona dayanıklı yapıları nedeniyle reaktörler, borular ve depolama tanklarında kullanılır.
4. Otomotiv ve Havacılık: Egzoz sistemleri, uçak gövdeleri ve diğer yüksek sıcaklık ve korozyon direnci gerektiren parçalar için kullanılır.
5. Ev Aletleri ve Mutfak Eşyaları: Çatal, bıçak, tencere, fırın gibi mutfak eşyaları üretiminde yaygın olarak kullanılır.

Ostenitik Çelikler Nasıl İmal Edilir?

1. Hammadde Hazırlığı: Krom, nikel ve diğer alaşım elementleri ile birlikte demir eritilir.
2. Eritme: Elektrik ark ocaklarında veya indüksiyon fırınlarında hammaddeler eritilerek homojen bir sıvı hale getirilir.
3. Alaşımlama: Erimiş metal, krom ve nikel gibi alaşım elementleri eklenerek östenitik özellikler kazandırılır.
4. Döküm: Erimiş metal, kalıplara dökülerek veya sürekli döküm yöntemi ile istenilen şekil ve boyutlarda çelik külçeler üretilir.
5. Haddeleme: Külçeler, çeşitli sıcak ve soğuk haddeleme işlemlerinden geçirilerek levha, çubuk, boru gibi ürünlere dönüştürülür.
6. Isıl İşlem: Çeliğin istenen mekanik ve korozyon direncini kazanması için tavlama gibi ısıl işlemler uygulanır.

Ostenitik Çelikler 

• Östenitik çelikler
• Paslanmaz çelik
• 304 paslanmaz çelik
• 316 paslanmaz çelik
• Korozyona dayanıklı çelik
• Gıda sanayi çelikleri
• Tıbbi cihaz çelikleri
• Kimya endüstrisi çelikleri
• Yüksek sıcaklık çelikleri
• Hijyenik çelik yüzeyler
• Cerrahi alet çelikleri
• Otomotiv paslanmaz çelik
• Havacılık çelikleri
• Mutfak eşyaları çelik
• Çelik alaşımlama işlemleri
• Çelik ısıl işlemleri

Nikel ‘in Maliyeti ve Paslanmaz Çeliğe İlavesi:

Genelde paslanmaz çeliğin maliyeti içeriğindeki bileşen alaşımların maliyetleriyle belirlenir. Paslanmaz çeliğin temel bileşen ve korozyona karşı yüzeyde krom oksit tabakası oluşturup korozyonu önlemede temel etken olan kromun maliyeti yüksek değildir, fakat korozyon dayanımını artıran (özellikle molibden) veya üretim kolaylığı sağlayan (özellikle nikel) gibi elementlerin ilavesi maliyeti çok artırır. Nikel ‘in maliyeti 2001 yılında 5.000 – 6.000 $/ton seviyesindeydi. Mayıs 2007 ‘nin sonunda bu rakam 50.000 $/ton seviyesine yükseldi. Aynı şekilde molibden ‘in fiyatı da 2001 yılında 8.000 $/ton seviyesindeyken şu anda 40.000 $/ton seviyesine fırlamıştır.

Bu maliyet artışları direkt olarak bu iki kalite üzerinde etkili olmuştur: 304 (18%Cr, %8 Ni) ve 316 (%18Cr, %10 Ni, %2 Mo). En fazla etkilenen kalite de tabii ki 316 kalite olmuştur. Bunun yanında 2205 (%22Cr, %5Ni, %3Mo) duplex kalite gibi yüksek oranda alaşım elementi içeren diğer paslanmaz çelikler de etkilenmiştir. Alaşım elementlerinin rolü esas olarak korozyon dayanımı için belli başlı değişimleri veya mekanik ve üretim özelliklerini etkileyecek olan mikro yapısını değiştirmektir. Korozyon dayanımını belirlemek amacıyla kullanılan genel bir yaklaşım da Çekirdeklenme (Çukurcuklaşma) Direnci Eşdeğer Katsayısıdır (PRE). PRE = %Cr + 3,3xMo + 16x%N ‘dir. PRE katsayısı kalitelerin çekirdeklenme korozyonuna karşı direncini gösterip onları bu amaçla bir sıralamaya koymak amacıyla kullanılır. Herhangi bir korozyona etki eden şartı ortaya koymak amacıyla kullanılamaz. Görüldüğü üzere krom ‘un yanında molibden ve nitrojenin de bu korozyon türüne karşı etkin bir direnç verme özelliği vardır.

Nitrojen, molibden ve nikel ‘e oranla çok daha ucuza mal edilebilmesine karşın çelik içindeki çözünürlüğü % 0,2  ile sınırlı olduğu için korozyon direncine de etkisi sınırlıdır. Çeliğin mikro yapısı ferrit oluşturucu ve östenit oluşturucu elementleri arasındaki dengeye bağlıdır. Östenit yapıyı oluşturucu elementler olarak, karbon, mangan, nitrojen ve bakır elementleri nikel ‘e alternatiftir. Bütün bu elementler nikel ‘den daha düşük maliyetlidirler. PRE formülasyonunda görüldüğü üzere, her element farklı şekillerde etki eder ve östenitik kalitelerde nikel ‘i tamamen kaldırmak mümkün değildir.

Mangan, nikel kadar etkili olmasa da östenitik yapıyı kararlı kılıcı bir elementtir ve Cr-Mn çelikleri, Cr-Ni çeliklerine göre daha yüksek bir haddeleme sertleştirmesi özelliğine sahiptir. PRE formülünde belirtilmese de nikel, manganın etkisinden çok daha fazla korozyona sebep olan şartlarda olumlu etkiye sahiptir. Ayrıca elementler arasında da oluşan bir sinerji mevcuttur. Nitrojen östenitik yapıyı kararlı kılmada çok etkinken, mangan ‘ın kendisi östenitik yapıyı kararlı kılarken çelik içinde nitrojen çözülmesini de artırıcı bir etki gösterir.

  Pratik olarak, çelik haddecileri genelde “L” kalite üretimlerinin standart kalite gerekliliklerini karşılayacak şekilde üretmeye özen gösterir. Örneğin, tüm 304L kalitelerin kopma ve akma mukavemeti değerleri 205 ve 515 MPa ‘ın üzerinde olur. Böylece standart ve “L” kalite gerekliliklerinin her ikisini de karşılayan geniş bir piyasaya hitap eden malzemeler üretirler.