YÜKSEK ALAŞIMLI ÇELİKLERİN KAYNAĞI

Emrah Burulday

Administrator
Yönetici
3 Ağu 2019
429
141
43
YÜKSEK ALAŞIMLI ÇELİKLERİN KAYNAĞI


Krom ile nikel, asitlerin başlıcalarına karşı korozyon mukavemetine sahiptirler. Çelikte bunlardan birinden yada ikisinden yeterince bulunması halinde "Paslanmaz" adı verilmiş çelik türü elde edilir. Paslanmaz çelikler alaşım içeriğine göre üç gruba ayrılır;

Korozyona dayanıklı kromlu çelikler

Isıya dayanıklı kromlu çelikler

Krom - nikel çelikleri





A ) Korozyona dayanıklı kromlu çelikler


% 13'ün üstünde krom içeriği ile çelik korozyona dayanıklı olur; Burada %13 üzerinde bir oran korozyona dayanıklılıkta bir artma getirmez, yani %13 sınır teşkil etmektedir. Ancak herhangi bir nedenle bir krom kaybının söz konusu olduğu durumlarda, %18 kromlu bir çelik seçimi yapılır.

Mekanik mukavemet değeri, karbon oranı ile etkilenir.

Ferritik krom çelikleri
Ferritik krom çelikleri azami % 0,1 C içerirler. Mukavemet değerleri akma sınırı için 250 300 N/mm2, kopma mukavemeti için 450 - 650 N/mm2, uzama için de % 20 derecesindedir.

Genel olarak bu çelikler, kaynak kabiliyeti olan çelikler olarak sınıflandırılmışlardır. Isı etkisiyle ferritik doku kaba tane oluşturmaya (> 900°C) meyleder. Kaynak dikişinin yanındaki ısıdan etkilenmiş bölge (IEB) ’de, daima bu tane büyümesinden dolayı tenasite ve uzama kabiliyetini kaybetmiş bir bölge oluşmaktadır.

Karbon, kromla tane sınırlarında krom karbürü oluşturur. Çok sert bir kimyasal bileşik olarak bu karbür, kaynaklı birleşmenin gevrekleşmesine yol açar.

Ferritik krom çeliklerinin kaynağı için kaideler


Isı yönetimi:

Ön ısıtma 250 – 300 °C

Kaynak tabakaları arası sıcaklık 200 °C

Az ısı girişi ile kaynak edilecek (küçük elektrot çapı, çizgi dikişi)



İlâve kaynak metali:

Esas olarak bir bazik elektrot kullanılır. En iyisi bir austenitik krom nikel elektrotudur. Kaynak malzemesinin tenasitesi (mekanik özelliklerinin tümü), kaynak gerilmelerinin büyük bölümünü karşılayıp çatlama tehlikesini azaltır.

Ana metalle aynı mukavemet değerine yada rengine sahip bir dikiş istendiğinde türden bir elektrotla kaynak yapılmalıdır.

Isıl işlem:

Maalesef hiçbir ısıl işlem tane büyümesini geri döndüremez.

700 – 800 °C 'ta bir gerilim giderme tavlaması krom karbürünün zararlı etkisini azaltıp kaynak gerilmelerinin büyük bölümünü yok eder.

Ferritik krom çeliğinin soğukta şekillendirilememesi dikkate alınarak kaynaktan sonra düzeltmek için yaklaşık 300 °C 'a ısıtmak gerekir.



Martensitik krom çelikleri
%0,1 ile 0,2 arasında karbonlu korozyona dayanıklı krom çelikleri ıslah edilebilir ve doku olarak martensitiktirler.

Islâh edilmiş halde mukavemet değerleri ferritik çeliklerinkinden çok daha yüksek olup 550 N/mm2'lik akma sınırı ve 900 N/mm2'ye kadar çekme mukavemetine sahiptirler.

Bu çeliklerde tane büyümesi olmaz; burada sorun, martensit oluşumu sonucu sertliğin artmasıdır.

Martensitik krom çelikleri için kaynak kaideleri
Isı yönetimi:

Ön ısıtma 300 - 350°C

Kaynak tabakaları arası sıcaklık 300°C

Bu nedenle burada fazla ısıyla kaynak edilecektir. Bu amaçla da kaynak sırasında parça sürekli olarak ısıtılır.



Isıl işlem:

Doğruca kaynak sıcaklığında, soğutulmadan, parça 700 – 800 °C 'ta tutulacaktır.

İlâve kaynak metali:

Burada da normal olarak bir bazik austenitik elektrot kullanılır.

Mukavemet açısından eş bir kaynak malzemesi istendiğinde ısı girişi, gevrekleşme tehlikesine karşı, artırılır.

% 0,2'denfazla karbonlu korozyona dayanıklı krom çeliği kaynağa uygun değildir.



B) Isıya dayanıklı krom çelikleri
Isıya dayanıklı krom çeliklerinin korozyona dayanıklı çeliklerden başlıca farkı, ateş ve yanma gazları karşısındaki kararlılıklarıdır.

Ateşe mukavemet, çelikteki Silisyum ve Alüminyum oranlarının yükseltilmesiyle sağlanır. Yanma gazları karşısında çeliği kararlı hale getirmek için de krom içeriği % 30'a kadar çıkarılır (Örneğin X10CrA118; X10CrSi29).

Isıya dayanıklı krom çelikleri için kaynak kaideleri
Dokunun türüne göre yukarda sözü edilen teknikler uygulanır (Ferritik ise ön ısıtma, az ısı girişi. Martensitik ise çok ısı girişi). Aynı şey kaynak sonrası ısıl işlem için de geçerlidir.



Kaynak ilâve metali

Nikel, yanma gazlarına karşı mukavemeti çok azalttığından sünek 18/8 austenitik elektrotla kaynak edilemez. En azından kapak tabakası ana metalle eş bir elektrotla çekilmelidir. Inox 25/4, bu tür çeliklerde çok kullanılan bir tiptir. Nikel içeriği belirli bir sakınca doğurmayacak ölçüde, yeterince düşük olup malzemenin mekanik özelliklerini önemli ölçüde artırır.

C) Austenitik krom - nikel çelikleri
Austenitik krom-nikel çeliklerinin başlıca özellikleri aşağıdaki gibidir:

Alaşım elementleri %15-30 Cr, %5-25 Ni ve istenilen özel niteliklere göre Mo, Mn, Si, Cu, N, Nb, Ti, V gibi elementlerden oluşur.

Isıl işlemle herhangi bir mekanik mukavemet artışı elde edilemez; bununla birlikte malzeme soğuk şekil vermeye karşı koyar.

Çentik darbe mukavemeti alçak sıcaklıklarda düşmez.

Alaşımsız çeliğe göre ısıl genleşme %50 kadar daha fazla olur.

Yüksek kopma uzaması (% 50), alçak akma sınırı (200 N/mm2).

Zayıf ısıl iletkenlik (alaşımsız çeliklerinkinin % 30'u).

Üst yüzeydeki oksit kabuğu sayesinde korozyona mukavemet.

Isı girdisiyle ilişkili olarak krom - nikel austenitik çeliklerinin kaynağında üç sorun ortaya çıkar:



Sıcak çatlama eğilimi

Tam austenitik malzemeler 1250 °C 'nin üstünde sıcaklıkta sıcak çatlama eğilimi gösterirler. Bu olumsuz eğilim, alaşım elementlerinin austenit içinde iyi eriyememesine bağlıdır. (örneğin C = %0,02 için). Malzemenin büyük ısıl genleşme katsayısı, soğumada kaynak ısısı üzerinde etki edebilir. Sıcak çatlak oluşması, austenitik temel doku içinde bir %4 ile 12'lik ferrit oranıyla önlenebilir.

Aşırı korozyon zorlamalarında bu ferrit bölümü zararlı etki yapar. Bu nedenle bazı standartlara göre (örneğin Basler norm 2) saclar her iki yüzden en az 3 mm derinlikte ferritsiz elektrotla kaynak edilmelidir (yani yüzey kapak tabakaları en az 3 mm derinlikte ferritten arınmış olmalıdır).

Sigma gevrekleşmesi

500 ile 900 °C sıcaklık alanı içinde, kromla demir bir sert ve gevrek kimyasal bileşik meydana getirirler. Bu nedenle bu sıcaklık alanından kaynak ve her ne şekilde olursa olsun ısıl işlem sırasında kaçınılmalıdır.

Sigma gevrekleşmesi tehlikesi, kaynak malzemesinde ferrit oranıyla artar. Sıcak çatlak konusunda önerilen %4 ile 12'lik ferrit oranı aşılmamalıdır.

Krom karbürü oluşması

Yine ferritik krom çelikleri konusunda söylendiği gibi krom, karbonla birleşme eğilimindedir; bu eğilim gerçekten burada 500 ile 850 °C alanı içinde belirir. Ferritik çeliklerde ana sorun mekanik özellik kaybıdır. Austenitik çelikler de, karbür oluşmasıyla gevrekleşir ama burada korozyona mukavemet azalması ağırlıkta olmaktadır. Krom karbürü oluşabilmek için bireysel taneler krom verir, tane içinde bu krom eksilmesi sonucu da bilinen kristaller arası korozyon meydana gelir.

Sorunların çözümü

Kaynak metalinde % 4 ile 12 ferrit veren bir elektrot seçilerek, iş parçası yapısının hiç ferrite izin vermemesi halinde eş bir kaynak malzemesiyle kaynak edilmelidir. Aşağıdaki önlemler alınmalıdır:

bazik elektrot

çizgi (yani salıntısız) dikiş tekniği

alçak tabakalar arası sıcaklık

yüksek soğutma hızı

Doğru kaynak malzemesi seçimi. Sigma gevrekleşmesi bir yandan kaynak metalinde çok fazla ferrit içeriğinden, öbür yandan da 500 ile 900°C sıcaklık alanında çok uzun süre kalmaktan meydana gelir, l. sorunda olduğu gibi az ısı girişiyle kaynak edilmeli, ve bazik elektrot kullanılmamalıdır.

Sigma gevrekleşmesi yaklaşık 1000°C'ta tavlayıp su vermekle yok edilebilir (eritme tavı).

Zararlı krom karbürünün etkisi de eritme tavlamasıyla giderilebilir.

Krom karbürü oluşmasını önlemek üzere iki olanak vardır: Mümkün olduğu kadar düşük karbonlu çelik (ELC) kullanmak. Genellikle bu değer %0,03 C veya daha azdır. Daha önce de söylendiği gibi austenitik doku %0,02'ye kadar karbon kabul edebilir, bunun belki onda biri tane sınırında krom karbürü oluşturmak için kalır. Bu miktar, göreceli olarak kısa sürede kaynak birleşmesini belirli şekilde zayıflatmaya yeterli değildir. Artık her yerde stabilizasyon tekniği kullanılmaktadır. Çelik yeterli oranda niobium, titanyum veya vanadyumla alaşımlandırılır, böylece de karbon bu metallere bağlanır. Bu elementler kromdan fazla karbür oluşturma niteliğindedirler (niobium karbürü). Doğal olarak malzemede bir miktar gevrekleşme yine de kalırsa da bazen bu, mekanik mukavemet artışı açısından arzu edilir; buna karşılık korozyona mukavemette bir değişiklik olmaz. Bir sakıncası, bu stabilizatör katkılı kaynak dikişlerinin yüksek derecede parlatılamamasıdır.



% 4 ile 12 ferritli Cr - Nr çelikleri için kaynak kaideleri

Ön hazırlık:

Kaynak ağızları yağdan temizlenmelidir.

İş parçası topraklama kablosu kaynak yerinin yakınında olmalıdır.

Paslanmaz çelikten takımlar (krom çeliğinden kaynakçı fırçası, keskisi ve sair el aletleri) hazır tutularak, taşlama makinasına hiç kullanılmamış taş bağlanmalıdır.

Aralıklı puntalama halinde, puntalar alaşımsız çeliklerdekinden daha büyük olur.

Elektroda kısa salıntı verilir.

Büyük distorsiyon dolayısı ile iyi tespit yapılır.

Gereğinde iyi ısı dağılmasını sağlamak üzere bakır kitlesi kullanılır.

Isı yönetimi:

25 mm malzeme kalınlığına kadar normal olarak ön ısıtmaya gerek yoktur. Az ısı girişiyle kaynak (alçak akım şiddeti, daha yüksek kaynak hızı, küçük elektrot çapı) edilir.

Tabakalar arası sıcaklık mümkün olduğu kadar düşük tutulur.

Kaynak sonrası işlemler:

Kaynaktan sonra bir ısıl işlem genellikle uygulanmamaktadır. Özel durumlarda bir eritme tavlaması gerekli olabilir.

Cr - Ni çeliğini korozyondan koruyan ince oksit tabakası, kaynaktan sonra yeniden oluşturulmalıdır (fırçalama, gereğinde taşlama, polisaj, dekapaj, nötralizasyon).

Belli bileşikte bir yüksek alaşımlı çeliğin kaynak malzemesi dokusunun türü ve dolayısı ile kaynak kabiliyeti SCHAEFFLER DİYAGRAMI aracılığıyla saptanabilir.

YÜKSEK ALAŞIMLI ÇELİKLERLE ALAŞIMSIZ
YA DA ALÇAK ALAŞIMLI ÇELİKLERİN KAYNAĞI
Kimya tesisleri ve kazan imalinde olduğu gibi tekniğin birçok alanında değişik türden çeliklerin birbirlerine kaynak edilmelerine sık rastlanır. Örneğin alaşımsız çelikten destek yada ayaklar Cr - Ni çeliğinden kaplara kaynak edilir. Keza haddelemeyle plaka saclar birleştirilir ve kaynakla değişik bir tabaka oluşturulur.

Bütün bu durumlarda değişik ana metaller saf kaynak ilâve malzemesiyle kaynak banyosu içinde karışır ve bunların hepsinden tamamen farklı bir alaşım ortaya çıkar. Mekanik özellikleri yüksek, çatlamaya hassas olmayan austenistik kaynak malzemesi, alaşımsız ana metalle karıştığında bir gevrek çatlamaya eğilimli, martensitik kaynak dikişi dokusu ortaya çıkar.

Her şeyden önce burada SCHAEFFLER DİYAGRAMI kullanılır. Her ana metal çifti ve karışma derecesine göre tehlikesiz bir kaynağa imkan veren bir elektrot seçilir. Bu hususta elektrot imalatçıları da yardımcı olurlar.
 
Geri
Üst