Teknik Bilgiler
304 Kalite
ASTM 304 (Kalite 304) en büyük paslanmaz çelik başarı hikâyesidir. Tüm paslanmaz çelik üretiminin %50 ‘sini ve paslanmaz tüketiminin yaklaşık yarısını oluşturarak, hemen hemen tüm endüstriyel uygulamalarda kullanılır.
304 sadece her uygulamaya uyabilen bir paslanmaz çelik değildir; aynı zamanda 304 ‘ün niteliklerini anlamak, istenilen bir uygulamada paslanmaz çeliğin uygunluğunu tanımlamada pratik bir temel ve östenitik paslanmaz çelik grubunun malzemelerini karşılaştırmak için mükemmel bir temel sağlar. 304 ‘ün kullanımıyla ilgili tatmin edici bir tecrübeye ve derin çekme özellikleriyle ilgili bilgiye hepimiz sahibizdir. Çatal-bıçak takımlarınız, (18/10 ve 18/8 işaretlemelerine bakınız), düdüklü tencereleriniz, lavabolarınız ve hatta disketlerde kullanılan metalik kısım 304 paslanmaz çeliğindendir.
Bileşenleri:
Kalite 304L (Tablo-1), kaynakla tutturulmuş parçalarda mümkün olabilecek korozyon hassasiyetini önlemek amacıyla ara sıra kullanılan düşük karbonlu bir 304 ‘tür.
Tablo-1: 304 ‘ün Bileşenleri ve İlgili Kaliteler
Standard Adı Kalite %C %Si %Mn %P %S %Cr %Ni
ASTM304 304 0,08 1,00 2,00 0,045 0,03 18,0-20,0 8,0-10,5
304L 0,03 1,00 2,00 0,045 0,03 18,0-20,0 8,0-12,0
Not-1: Aralık olarak verilmeyen % oranları maksimum oranları göstermektedir.
Not-2: Bu değerler ASTM A240 ‘da, plaka, saç ve rulo için tanımlanmış değerlerdir. Diğer bazı ürünler için tanımlama bu değerlerden biraz farklı olabilir.
Korozyon Dayanımı:
304 Kalite çok geniş bir alanda mükemmel bir korozyon dayanımına sahiptir. Birçok mimari inşaat uygulamalarında paslanma yapmaz. Ayrıca, birçok gıda üretimi ve prosesi yapılan çevrelerde, kolayca temizlenip, organik kimyasallara, çok geniş bir alanda inorganik kimyasallara ve renkli boya maddelerine karşı dayanıklıdır.
304 Kalite, orta sıcaklık da ki klorit ortamlarda, 50 ºC üzerindeki sıcaklıklarda çekme kuvvetinin uygulandığı stres korozyonu kırılması ve çekirdeklenme ve çatlama korozyonuna maruz kalır. Bunun yanında, kısa süreli aralıklarla ve temizliğin düzenli yapılıp, uygulandığı (örneğin tencerelerde ve bazı yat bağlantılarında) yerlerdeki ılık klorit ortamlarda başarıyla uygulanabilir.
Isı Dayanımı:
304 Kalite 870 ºC ‘de ki kısa süreli aralıklarla çalışıldığı ve 925 ºC ‘de ki sürekli çalışıldığı yerlerde iyi bir oksitlenme dayanımına sahiptir. 304 ‘ün 425 – 860 ºC aralığında, eğer takip eden uygulama oda sıcaklığındaki sulu ortamlardaki çalışma ise, tavsiye edilmez. Fakat bu sıcaklık aralığının üzerinde veya altında değişen ortamlarda bazen iyi performans gösterir. 304L kalitesi karbür çökelmesine karşı daha dayanımlıdır ve yukarıda bahsi geçen sıcaklık aralığında kullanılabilir. Yüksek sıcaklıkta malzeme dayanımının önemli olduğu yerlerde, yüksek karbon değerlerine ihtiyaç duyulur. Örneğin AS1210 basınç kapları kodu 304L ‘nin kullanım operasyon sıcaklığını 425 ºC ile sınırlar ve 304 kalitenin kullanımı, 550 ºC sıcaklığın üzeri için, karbon değeri %0,04 ve daha yüksek değerlere kısıtlanır.
304 Kalite sıvılaştırılmış gazların düşük sıcaklıklarda mükemmel bir tokluğa sahiptir ve bu sıcaklıklarda uygulaması da bulunur.
Üretilebilirlik:
304 Kalite mükemmel bir şekillendirilebilme özelliğine sahiptir. Isıl işlemle ara yumuşatma operasyonu yapmadan derin çekme işlerinde kullanılabilir. Bu özelliği derin çekmenin (sıvama halk dilinde) üretiminde kullanıldığı kaplar, tencereler gibi ürünlerin üretiminde, bu malzemenin tercih edilmesine neden olmaktadır. Kolayca kesilip, endüstriyel, mimari ve taşımacılık alanlarındaki diğer parça çeşitlerine şekillendirilip, kullanılabilir.
304 kalite kaynaklanabilirlik açısından da uygun olup tüm standart kaynak teknikleri kullanılabilir. (Oxyacetylene normalde kullanılmamasına rağmen) Kaynak sonrası uygun şekilde yapılmış temizleme tavsiye edilmesine rağmen, kaynak sonrası tavlama, 304 ‘ün korozyon dayanımını koruması açısından bazen gerekli değildir. 304L kaynak sonrası tavlama işlemi gerektirmez ve ağır ölçü üretimlerinde geniş yer bulur.
304 ‘ün işlenebilirliği birçok karbon çeliklerinden daha düşüktür. 304 gibi standart östenitik çelikler, yavaş hızlarda ve ağır beslemeyle, sert ve keskin uçlar ve soğutma sıvısı kullanarak kolayca işlenebilirler.
316 Kalite
Eğer bir uygulama 304 kalitenin sağlayacağı korozyon dayanımından daha yüksek bir dayanım gerektiriyorsa, 316 kalite bir basamak ilerisidir. 316 Kalite görsel olarak 304 kaliteyle eşdeğer bir mekanik, fiziksel ve üretilebilirlik karakterine sahip olmakla birlikte, özellikle klorit ortamlarda ki çekirdeklenme paslanmasına karşı 304 kaliteden daha iyi bir korozyon direncine sahiptir.
316 kalite paslanmaz çelik ailesinde ikinci en popüler kalitedir. Tüm üretilen paslanmaz çelik ürünleri arasında %20 ‘lik bir tüketim oranına sahiptir.
Bileşenleri:
Tablo-1 316 ve 316L kalitelerinin karşılaştırmasını göstermektedir. 316L kalite düşük karbonlu bir 316 ‘dır ve kaynaklı parçalardaki hassas korozyona karşı kullanılır.
Tablo-1 316 Kalite Bileşenleri
Kalite C% Mn% Si% P% S% Cr% Ni% Mo% N%
316 0,08 2,00 0,75 0,045 0,03 16,0-18,0 10,0-14,0 2,0-3,0 0,10
316L 0,03 2,00 0,75 0,045 0,03 16,0-18,0 10,0-14,0 2,0-3,0 0,10
Korozyon Direnci:
316 Kalite, geniş bir kullanım alanında mükemmel bir korozyon direncine sahiptir. 304 Kaliteyle karşılaştırıldığında esas avantajı, ılık klorit ortamlardaki çekirdeklenme ve çatlama korozyonlarına karşı artırılmış direnme gücüdür. Tüm mimari uygulamalarda oluşabilecek paslanmalara karşı dirençlidir ve hatta deniz gören yapılar, köprü bağlantıları ve kirişleri gibi çok zor şartlar içinde bazen kullanılır. Gıda prosesi yapılan çevrelerde, çok kolayca temizlenme özelliğiyle, çok dayanımlıdır ve organik kimyasallara, boyalara ve geniş bir inorganik kimyasallar grubuna dayanım gösterir. Sıcak klorit ortamlarda, 316 kalite çekirdeklenme ve çatlama korozyonu ve 50 ºC ‘nin üzerindeki sıcaklıklarda çekme stresine maruz kaldığı durumlarda stres korozyon kırılmaları görülür. Bu tür zor koşullarda 2205 (UNS S 31803) veya %6 molibden içeren yüksek alaşımlı östenitik kaliteler (UNS S31254) gibi dubleks kaliteler uygun seçim olur.
Isı Dayanımı:
304 kalite gibi, 316 kalite de 870 ºC ‘deki aralıklı uygulama şartlarında ve 925 ºC ‘deki sürekli uygulama şartlarında iyi bir oksitlenme dayanımına sahiptir. 316 kalitenin 425 ºC ile 860 ºC arasında sürekli bir çalışma ortamına maruz kalması, eğer uygulama sonrası oda sıcaklığında sulu bir ortam olarak devam ediyorsa, tavsiye edilmez. Fakat bu kaliteler bazen bu belirtilen aralığın üstünde veya altında değişen sıcaklıklarda iyi performans da gösterebilirler.
316L kalitesi karbür çökelmesine karşı standart 316 kaliteden daha dirençlidir ve yüksek sıcaklık aralığında kullanılabilir. Yinede, yüksek sıcaklık mukavemetinin önemli olduğu yerlerde yüksek karbon değerlerine ihtiyaç duyulur. Örneğin, basınçlı kaplar standardı 316L ‘nin operasyon sıcaklığını 450 ºC ile sınırlar ve 550 ºC sıcaklıklar için 316 kalitede karbon değerinin %0,04 veya üstü bir değerde olmasına izin vermez. 316H veya titanyum içeren sürümü 316Ti yüksek sıcaklık uygulamaları için uyarlanabilirler.
Diğer östenitik paslanmaz çelikler gibi, 316 da sıvılaştırılmış gazların düşük sıcaklıklarında mükemmel bir tokluğa sahiptirler ve genelde cryogenic kaplar için 304 gibi daha düşük maliyetli kalitelerin tercih edilmesine rağmen, bu sıcaklıklarda uygulamaları vardır.
Diğer östenitik kaliteler gibi, 316 ‘da hemen hemen manyetik değildir. (çok düşük manyetik geçirgenlik gibi) 304 kalite soğuk haddeleme ile önemli ölçüde manyetikleşirken, 316 kalite hemen hemen hiç etkilenmez. Bu özelliği bazı uygulamalarda tercih edilmesinde bir sebep olabilir.
316 kalitenin diğer östenitik kalitelerle ortak özelliği de sadece soğuk haddeleme ile sertleştirilebilmesidir. 1.000 MPa ‘ı aşan kopma mukavemetine, talep edilen ürün ve miktarın şekline bağlı olarak ulaşılabilir. Özel olarak tanımlanmak kaydıyla soğuk haddeleme mukavemetine göre sipariş de verilebilir. (ASTM A666 veya EN 10088-2 ‘ye bakınız)
Tavlama (çözüm işlemi olarak da adlandırılabilir) 316 kalitelerde uygulanan ana ısıl işlemdir. Bu 1010 -1120 oC sıcaklığa ısıtarak hızlı soğutmayla (genelde suya daldırarak) gerçekleştirilir.
Üretilebilirlik:
Diğer östenitik kaliteler gibi 316 ‘da mükemmel bir şekillendirilebilme özelliğine sahiptir. Lavabo, tencere gibi, derin çekme paslanmaz parçalarının üretiminde olduğu gibi ara ısı yumuşatma işlemine tabii tutmadan derin çekme yapılabilir. Yinede, normal uygulamalar için 316 kalitenin ekstra korozyon direnci gerekli değildir. 316 kalite endüstride ve mimari uygulamalarda birçok parça çeşidi üretiminde kolayca bükülerek ve haddelenerek kullanılabilir. 316 kalitenin uygun bir kaynaklanabilme özelliği vardır ve bütün standart kaynaklama teknikleri uygulanabilir. (oxyacetylene normalde uygulanmamasına rağmen) Kaynak sonrası tavlama, 316 ‘nın korozyon dayanımını korumak için bazen gerekli olmasa da, ağır ölçülü üretimlerde onu daha uygun kılar; uygun bir kaynak sonrası temizleme tavsiye edilir.
316 ‘nın işlenebilirliği birçok karbon çeliğinde daha düşüktür. Standart östenitik kaliteler gibi 316 da, eğer yavaş bir besleme yapılırsa, düşük hızlarda ve soğutma sıvısı kullanarak, sert ve keskin uçlarla kolayca işlenebilir. 316 ‘nın işlenebilirliği iyileştirilmiş sürümleri de mevcuttur.
Düşük Nikel İçeren Östenitik Paslanmaz Çelikler
Özellikle östenitik mikroyapının neden olduğu mükemmel bir korozyon dayanımı, mekanik ve fiziksel özellikler ve üretim kolaylığı gibi özelliklerinin bileşimleri nedeniyle popüler olan 304 ve 316 kaliteler, paslanmaz çelikler arasında en fazla tanınan kalitelerdir.
Östenitik yapı yaklaşık olarak %8–10 ‘luk bir nikel ilavesiyle oluşur. Nikel östenitik yapıyı oluşturan tek element değildir. Bu amaçla kullanılan diğer elementler, mangan, nitrojen, karbon ve bakırdır.
“L” Kaliteler Nelerdir ve Nerelerde Kullanılır?
“L” kaliteler, orta ve büyük derecedeki malzemelerin kaynağı da dâhil olmak üzere yüksek sıcaklık uygulamasının olduğu yerlerde kullanılır. Düşük karbon, korozyona müsait ortamlardaki taneler arası korozyona neden olabilecek taneler arası karbür çökelmesini (sıkça “hassasiyet” olarak bahsedilir) engelleyici veya geciktirici yollardan biridir. 450 – 850 ºC sıcaklık aralığında karbürlerin çökelmesinin bir kuluçka dönemi vardır. Çökelmenin oluşabilmesi için gerekli zaman büyük oranda karbon içeriğine bağlı olduğundan dolayı düşük karbon içeriği bu problem karşısında dayanımı artırır. Uygulamaları nedeniyle “L” kaliteler, plaka, saç, boru ve sıkça yuvarlak çubuk olarak bulunur. Yüksek sıcaklık uygulamasının veya ağır kaynak ihtiyacının olmadığı durumlarda, “L” kaliteler genelde diğerleriyle özdeştirler.
Fark Nedir?
- 304 ve 304L kalitelerin bileşenleri karbon içeriği haricinde eşdeğerdir. Teorik olarak 304L kalitede nikel içeriğine maksimum %12 ‘ye kadar izin verilirken, bu oran standart 304 kalitede maksimum %10,5 dir. Fakat nikel fiyatlarındaki yüksek seyir nedeniyle genelde nikel bu iki kalite içinde alt limit olan minimum %8,5 oranında kullanılır. Her iki kalitede de karbon alt limiti tanımlanmamıştır. %0,02 karbon içerikli bir malzeme hem 304 kalitenin hem de 304L kalitenin gerekliliklerine uygundur.
- 316 ve 316L kaliteleri arasındaki ilişki de 304 kalitede olduğu gibidir. Bu kaliteler arasında sadece karbon içeriği, nitrojen içeriği ve tane büyüklüğü konusunda sınırlamalar vardır. Tablo–1 ‘de ASTM A240/A240M ‘den alınan kalitelerin karbon içeriklerini görebilirsiniz. Özellikle boru ve tüp şartnameleri gibi diğer bazı ürün şartnamelerinde 304L ve 316L için karbon üst limit sınırlaması maksimum %0,035 veya %0,040 ‘dır. Şartnamelerin diğer özellikleri aynıdır.
- Tablo – 2 ‘de ASTM A240/A240M ‘den alınmış mekanik özelliklerinin şartnamesini bulabilirsiniz. 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.
|
Tablo – 1: Karbon İçeriği Şartname Farkları (ASTM A240/A240M) |
||
|
Kalite |
UNS Numarası |
Tanımlanan Karbon İçeriği (%) |
|
304 |
S30400 |
Maksi. 0,080 |
|
304L |
S30403 |
Maksi. 0,030 |
|
316 |
S31600 |
Maksi. 0,080 |
|
316L |
S31603 |
Maksi. 0,030 |
|
Tablo – 2: Mekanik ÖzelliklenFarkları (ASTM A240/A240M) |
||||||
|
Kalite |
UNS No |
Kopma Mukavemeti mini. (MPa) |
Akma Mukavemeti mini. (MPa) |
Uzama mini. (%) |
Sertlik Brinell maksi. (HRB) |
Sertlik Rockwell (HB) maksi. |
|
304 |
S30400 |
515 |
205 |
40 |
201 |
92 |
|
304L |
S30403 |
485 |
170 |
40 |
201 |
92 |
|
316 |
S31600 |
515 |
205 |
40 |
217 |
95 |
|
316L |
S31603 |
485 |
170 |
40 |
217 |
95 |