KAYNAK METALİ İLE İLGİLİ BİLGİLER KARBÜLÇÖKELMESİ VS..

[birick3514]

Karbür çökelmesi:
Bilhassa 18/8 tipi gibi, bazı östenitik çelikler 450-850 ˚C arasında ısıtıldıkları zaman bir karbür çökelmesi meyli kendini gösterir. Çelik istihsali sırasında, krom ve karbonun östenit içerisinde eridiği 1100 ˚C sıcaklıktan
itibaren çok hızlı soğuma esnasında çökelmesi ortadan kalkmış olup, karbonun oda sıcaklığındaki difüzyon kabiliyetinin çok zayıflaması dolayısıyla, östenitte oldukça kararlıdır. Sıcaklığın 450 ˚C üzerine çıkması halinde, karbonun difüzyon kabiliyeti karbonu tane sınırlarından dışarıya doğru difüze ettirecek kadar artacağından ve karbonun kroma karşı aşırı affinitesinden dolayı da,
kromla birleşerek krom karbür ( Cr4C) meydana getirecektir.
Böyle bir karbür çökelmesi neticesinde tane sınırları boyunca ekseriya sürekli bir krom karbür ağı meydana gelir. Krom karbürünün ağırlık bakımından %90’nın krom olmasından ötürü,
tane sınırlarında bulunan çok az karbon bile östenit tanenin çevresindeki krom miktarını aşırı derecede azaltır.
Şekil 2.6’da östenit tanelerinin sınırlarında çökelen karbür ağı görülmektedir. Bunun neticesi olarak normal krom
nikelli östenitik çelikler 450-850 ˚C sıcaklıkları arasında ısıtıldıkları zaman artık korozyona karşı dayanıklı değildirler. Malzeme korozif bir atmosferle temasa geçince, krom miktarının düşük olduğu tane sınırları boyunca korozyona uğrar. Bu tip taneler arası etki, bütün malzemeyi çok kısa zamanla tahrip edebilir.
Kaynak esnasında daima kaynak dikişinin iki yanında ve yukarda belirtilen sıcaklık aralığında ısıtılmış bulunan birer bölge mevcut olacaktır. Burada tane sınırları boyunca krom karbürü çökelecek ve taneler arası korozyon meydana gelecektir.

888888888888
şekil 2.6-Östenit tanelerinin sınırlarında çökelen karbür ağı

900 ˚C’nin üzerinde karbon karbürden ayrışarak yine östenitte eriyecektir. Bu ise, 450-850 ˚C aralığında meydana gelen ve arzu edilmeyen yapıyı, yüksek bir ısıtmayı müteakip hızlı bir soğutma ile dönüştürme imkanını yaratmaktadır.
Karbür çökelmesi sıcaklık ve zamana bağlıdır. Çökelme başlamadan evvel sıcaklıkla değişen bir kuluçka periyodu vardır. İzotermal karbür çökelmesine ait bir zaman sıcaklık diyagramı TTT diyagramlarına benzer şekilde hazırlanabilir. Şekil 2.7’de, 18/8 çeliği için bu tip bir izotermal karbür çökelmesine ait şematik bir zaman-sıcaklık diyagramı verilmiştir.
Bu iki eğri % 0.07 ve %0.03 karbon ihtiva eden çeliklerdeki karbür çökelmesinin başlangıcını göstermektedir. Karbon miktarı arttıkça kuluçka periyodunun nasıl kısaldığı buradan kolayca görülür.
999999999999
şekil 2.7-18/8 çeliği için izotermal karbür çökelmesine ait zaman sıcaklık diyagramı


Krom-nikelli östenitik çeliklerin tane sınırları boyunca karbür çökelmesini azaltan veya önleyen tedbirler
Karbür çökelmesinin meydana gelmesi için karbonun mevcut olması lazımdır. Eğer karbon içeriği oldukça az ise, dolayısı ile karbür teşekkülü de az olacak ve tam etkisini gösteremeyecektir. Karbon miktarının % 0.06’dan (tercihen %0.03) az olması halinde, tane sınırlarındaki karbür miktarı taneler arası korozyon tehlikesini yeter derecede azaltacak ve çelik kaynağa daha uygun bir hale gelecektir. Kaynak yapabilen krom-nikelli östenitik çelik istihsal etmek için başka yollar da bulunur. Krom-nikelli östenitik çeliklerde kaynak edilebilir tabiri normal olarak taneler arası korozyon mukavemeti azalmadan ve tane sınırlarından karbür teşekkülü tehlikesi olmadan kaynak yapılabilir anlamına gelmektedir.
Kullanılan diğer yöntem de çeliğin stabilizasyonu olarak adlandırılır.
Bu da, karbonun kroma karşı olan affinitesinden daha yüksek bir affiniteye sahip diğer bir elemanın ilavesi ile gerçekleştirilebilir. Bu elemanlar titanyum ve niobyumdur. Bunlar tane sıraları boyunca değil, östenit taneleri içerinde ince olarak yayılmış
halde çökelmiş karbürler meydana getirirler. Bu elemanların yeterli derecede ilavesi krom ile reaksiyona girecek
karbon bırakmayacaktır. Stabilizasyon için çelikteki mevcut karbon miktarının 4 misli kadar titanyum veya 8-10
misli kadar da niobyum ilavesi gerekir.
Krom-nikelli östenititk çeliklerin stabilizasyonunda genellikle niobyumdan daha ucuz olan titanyum kullanılır. Bununla birlikte, titanyum arktaki büyük erime hızından ötürü, elektrotların stabilizasyonu için elverişli değildir. Bu sebepten ötürü elektrotların
stabilizasyonu için niobyum kullanılır.
Eğer yine kaynak esnasında tane sınırları boyunca karbür çökelmesi meydana gelirse, bir ısıl işlemle bu dönüştürülebilir.
Bunun için gerekli ısıl işlem, bütün parçanın 1100 ˚C’ye kadar ısıtılıp sonra suya sokulmasından ibarettir. Böylece meydana gelen krom karbürü östenit içerisinde erir ve suya sokulmakla da karbür oluşumu önlenmiş olur. Fakat, kaynaktan sonra böyle bir ısıl işlemin tatbiki
pratik değildir.
Zaman faktörü daha evvel de belirtildiği gibi karbür oluşumunda çok önemlidir. Yüksek akım şiddeti ile kısa zaman periyotlarının kullanıldığı saçların nokta kaynağında, kaynak bölgesinin kritik sıcaklık aralığında bulunduğu zaman süresi çok kısadır ve normal halde stabilize edilmemiş 18/8 çeliği bile korozyon mukavemeti azalmadan kaynak edilebilir.


Kaynak metalindeki sıcak çatlaklar:
Krom-nikelli östenitik çeliklerin kaynakta sıcak çatlak oluşumuna meyilli olduklarını daha önce görmüştük. Eğer kaynak yapılan metalde kritik miktarda fosfor, kükürt, silisyum ve niobyum mevcut ise, katılaşma sırasında bunlar dentritler arasında segregasyon teşkil edecek olan düşük erime noktasına sahip alaşımlar meydana getirirler. Bu husus, bu tip çeliklerdeki büyük
kendini çekme tesiri ile birlikte, katılaşmanın son safhasında kolaylıkla taneler arası çatlaklar meydana getirir. (sıcak çatlaklar)
Eriyen metalde bir miktar δ-ferritin mevcudiyeti sıcak çatlamaya olan eğilimi azaltır. Diğer taraftan δ-ferrit korozyon mukavemetini düşürür. Fakat δ-ferritin az miktarda bulunduğu hallerde, korozyon mukavemeti yeter derecede iyidir. δ-ferrit oluştuğu zaman, toplam tane sınırları alanı o kadar büyür ki düşük erime sıcaklığına sahip alaşımların tehlikeli konsantrasyonu segregasyon sırasında görülmez.
Şekil 2.8’de verilen Schaeffler Diyagramı yardımıyla, östenitik elektrot tarafından yığılan metalin kimyasal analizi bilindiği zaman, eriyen kaynak metalinin yapısı tespit edilebilir. Schaeffler Diyagramı erimiş halden hızlı soğuma neticesinde elde edilen yapıyı verir. Kaynakta eriyen metal daima çabuk soğuduğundan, Schaeffler Diyagramı kaynak metalinin iç yapısı içim uygulanabilir.
Yapı, ferrit teşkil eden elemanların miktarlarına benzer tarzda, östenit teşkil eden elemanların miktarına da bağlıdır. Değişik elemanların tesirleri de değişiktir. Schaeffler Diyagramında ferrit teşkil eden elemanların tesiri krom eşdeğeri ile belirtilmiştir. Bu da, çelikteki ferrit yapıcı elemanları toplamının yaptığı etkiye eşit etki hasıl edebilecek krom miktarı şeklinde tarif edilir. Östenit yapıcı elemanlar ise, benzer tarzda nikel eşdeğeri ile belirtilmiştir. Nikel eşdeğeri diyagramın ordinatına ve krom eşdeğeri de apsisine taşınmıştır. Kaynak metalinin kimyasal analizi bilinirse, buradan krom ve nikel eşdeğerleri hesaplanabilir ve sonradan Schaeffler Diyagramından muhtemel iç yapı belirtilebilir.
Doldurulan metal daima bir dereceye kadar esas metal ile karıştığından, erimiş metal yalnız elektrotla belirtilemez. Esas metalin ve kullanılan elektrot için yığılan metalin kimyasal analizleri bilinirse, bunların kaynak esnasındaki karışımlarının terkibi yaklaşık olarak tespit edilebilir ve buradan da Schaeffler Diyagramı yardımıyla kaynak metalinin iç yapısı hakkında bir tahmin yapılabilir. Örneğin, krom eşdeğeri 5 ve nikel eşdeğeri 9 olan (A) esas metali, yığılan kaynak metali krom eşdeğeri 24 ve nikel eşdeğeri 13.5 olan bir elektrot ile kaynak yapılacaktır. Şekil....daki Schaeffler Diyagramı üzerinde esas metal (X) ve elektrot da (Y) ile gösterilmiştir. Bu iki nokta arasını birleştiren çizgi 10 eşit bölgeye bölünmüştür. Çizgi üzerindeki rakamlar, esas metalin eriyen metal içerisindeki yüzde nispetini verir.
Bu diyagram teşekkül edilirse, esas metalin eriyen metal içerisindeki nispeti %38’den az olduğu zaman, kaynak metalinde martenzit meydana gelmeyecektir. Eğer eriyen metal %38’den daha fazla esas metal içerirse kaynak metali, martenzit ve östenit karışımından müteşekkil olur. Bu halde, δ-ferrit ancak, eriyen metalde, esas metalin nispeti %30’dan az bulunduğu zaman görülebilecektir.
Paslanmaz çeliklerin adi yumuşak çeliklerle kaynak edilmesi nadir bir olay değildir. Bu gibi hallerde yüksek alaşımlı elektrotlar kullanılmazsa, martenzitik bir yapının meydana gelmesi mümkündür. Östenitik çeliklerin yumuşak çeliklere kaynağında %25 krom ve %20 nikel içeren yüksek alaşımlı elektrotların kullanılması gerekir. Bu elektrotlarla önce kaynak ağızları kaynak edilir ve sonra ağız normal 18/8 tipi elektrotlarla doldurulur.
Krom-nikelli östenitik çeliklerin kaynağında ayrıca bir ön tavlamaya ihtiyaç yoktur ve düşük ısı miktarı kullanılır. Eğer bir gerilme giderme tavına ihtiyaç varsa, malzemenin iyi ısı mukavemeti dolayısıyla, yumuşak çeliklere nazaran daha yüksek sıcaklıklarda yapılmalıdır. Gerilme giderme tavlaması 800-925 ˚C’ye kadar çıkarılabilir. Fakat bu, karbür çökelme tehlikesi olan çelikler için kullanılamaz.
1000000000000
şekil 2.8- Schaeffler Diyagramı (Cr-Ni çelikleri için)

[qqqq1]

teşekkürler

[oguz ergil]

ERGİL GRUP KOROZYON MUHENDISI ARAMAKTADIR İLGİLENEN ARKADASLARA DUYURULUR 212 485 40 07 OGUZ