Paslanmaz Çelik Neden Paslanmaz?

Eminim pek çoğumuzun aklına gelen ancak araştırmadığımız sorulardan biri de paslanmaz çelik neden paslanmaz? sorusudur. Çoğu zaman metal yüzeylerin bir süre sonra paslandığına şahit olmuşsunuzdur. Sağlığımız içinde oldukça tehlikeli olan pas için bir çözüm yolu getirilmiş. Aslında bu çözüm sandığımızdan daha önemlidir. Örneğin, günlük hayatımızda özellikle mutfak kısmında kullandığımız metal eşyaları paslanınca değiştirebiliyoruz, peki suların altında olan köprü ayakları için de aynı şeyi rahatlıkla yapabilir miyiz? Tabiki bu mutfak eşyalarını değiştirmek gibi kolay bir iş değil. Bu nedenle burada kullanılacak ekipmanın daha sağlam olması gerekmektedir. Bakalım paslanmaz çelik nasıl elde ediliyormuş hep birlikte öğrenelim.

Paslanmaz Çeliğin Keşfi

İngiliz metalürji uzmanı Harry Brearley, 1913 yılında tüfek namlularını geliştirmek için çalıştığı bir projede, düşük karbonlu çeliğe yanlışlıkla krom ekledi. Bunun sonucunda çeliğin korozyona daha dirençli olduğunu gördü. Tesadüfi olan bu keşif şimdilerde çeliğe nikel, niyobyum, molibden ve titanyum gibi başka elementlerin eklenmesiyle çeşitlendirilmiştir.

Nikel, molibden, niyobyum ve krom, paslanmaz çeliğin korozyona karşı gösterdiği direnci arttırır. Çeliğin paslanmaya karşı dirençli olmasını veya diğer çelik türlerinden daha az zarar görmesini sağlayan şey en az %12 olacak şekilde krom eklenmesidir. Çeliğe eklenen krom pasif film tabakası olarak adlandırılan ince, görünmez bir tabaka oluşturmak için atmosferdeki oksijenle birleşir. Krom atomlarının boyutları ile oksitleri neredeyse aynı aynıdır, bu sebeple metal yüzeyinde düzgün bir şekilde dizilirler ve sadece birkaç atom kalınlığında kararlı bir tabaka oluştururlar. Metal kesilir, çizilirse veya pasif film tabakası bozulursa, açık kalan bu yüzeyi tabaka hızlıca kaplar ve korozyondan korur.

Demir, hızlı bir şekilde paslanır çünkü demir atomlarının boyutu oksitlerinden çok daha küçüktür, bu nedenle oksit sık bağlanmış bir tabakadan ziyade gevşek bir tabaka oluşturur. Pasif film tabakası, kendi kendini onarmak için oksijene ihtiyaç duyar, bu nedenle paslanmaz çelikler düşük oksijen ve güçsüz sirkülasyon ortamlarında korozyona direnç gösterirler.

Paslanmaz Çelik Çeşitleri ve Özellikleri Nelerdir?

Üç ana paslanmaz çelik türü (tipi) vardır. Bunlar; ostenitik, ferritik ve martenzitiktir. Bu çelik türleri, mikro yapıya ve baskın kristal faz yapısına sahip oldukları için tercih edilirler.

• Ostenitik : Ostenitik çeliklerin birincil fazları yüz merkezli kübik kristal bir yapıdaadır. Bunlar, Tip 302 demir bileşimi, % 18 krom ve % 8 nikel bazen de manganez ve azot içerecek şekilde oluşturulmuş alaşımlardır. Ostenitik çelikler ısıl işlem uygulansa dahi sertleştirilemezler. En yaygın bilinen paslanmaz çelik Tip 304 veya 304 olarak bilinir. Tip 304 paslanmaz çelik, % 18-20 krom ve % 8-10 nikel içerir.
• Ferritik:  Ferritik çeliklerin ana fazları vücut merkezli kübik kristal içerir. Bu çelikler, % 17 krom olacak şekilde demirde içerir ve Tip 430 olarak adlandırılır. Ferritik çelik ostenitik çelikten daha şekil değiştirme kabiliyetine sahiptir yani daha az sünektir ve ısıl işlem ile sertleştirilemez.
• Martenzitik :   Martensitik çelikler, % 12 krom ve % 0.12 karbon içeren ve Tip 410 olarak bilinen çeliklerdir. Temperlenebilir( yüksek sıcaklıkta metalin içindeki karbonlar kararlı hale getirilir ve metalin aniden soğutularak sertlik kazanmasıdır) ve sertleştirilebilir. Martenzit çeliğe büyük bir sertlik kazandırırken aynı zamanda tokluğunu azaltır ve daha kırılgan hale getirir, bu nedenle birkaç çelik türü tamamen sertleştirilebilir.

Bahsedilen bu üç çelik türü haricinde dubleks ve dökme paslanmaz çelikler gibi başka paslanmaz çelik çeşitleri de vardır. Paslanmaz çelik çeşitleri farklı metallerin eklenmesiyle ve çeşitli renklerle çeşitlendirilebilir.

Pasivasyon nedir?

Pasivasyon, en basit tanımıyla çeliğin yüzeyindeki serbest demir atomlarının uzaklaştırılmasıdır. Bu işlem çeliğin nitrik asit veya sitrik asit çözeltisi gibi bir oksidan(aktivatör) içine daldırılmasıyla gerçekleştirilir. Üst demir tabakasını ayırdığınızda, pasivasyon ile yüzey renk değişikliği azaltılmış olur.

Pasivasyon, pasif tabakanın kalınlığını etkilemez ancak kaplama veya boyama işlem için temiz bir yüzey elde edilmesi için önemlidir. Ancak, oksidan çelikten tamamen çıkarılırsa, çatlak korozyonu meydana gelebilir. Yapılan pek çok araştırma göre, yüzey parçacığı korozyonunu azaltmak çukur korozyonunu azaltmamaktadır.

Hazırlayan: Rabiye Baştürk

Kaynak: 1 (Erişim: 25 Şubat, 2019) 2 (Erişim: 25 Şubat 2020) 3 (Erişim: 25 Şubat 2020)