Çelik malzemelerin dünyası, göründüğünden çok daha karmaşıktır. Bazı paslanmaz çeliklerin neden güçlü ve korozyona dayanıklı olduğunu, bazılarının ise çatlamaya eğilimli olduğunu hiç merak ettiniz mi? Cevap, kritik bir faktörde yatmaktadır: ferrit içeriği. Bu makale, ferrit içeriğinin malzeme özelliklerini nasıl etkilediğini inceleyerek paslanmaz çelik performansını yöneten "öz kod"u araştırmaktadır.

Paslanmaz çelikteki kristal bir yapı olan ferrit, bir alaşımın fiziksel ve mekanik özelliklerinin önemli bir belirleyicisidir. Paslanmaz çeliği mikroskobik "yapı taşlarından" oluşan bir yapı olarak düşünün—bu blokların (mikro yapı) düzenlenmesi doğrudan malzemenin mukavemetini, tokluğunu ve korozyon direncini belirler. Ferrit, bu temel yapı taşlarından biridir.

Özellikle, ferrit, az miktarda karbon ve diğer alaşım elementlerini çözebilen, demirin vücut merkezli kübik bir kafes yapısıdır. Paslanmaz çelikte, ferritin varlığı aşağıdaki özelliklerle ilişkilidir:

• Yüksek Mukavemet: Ferrit, daha yüksek çekme ve akma mukavemetine katkıda bulunur.
• Klorür Gerilimi Korozyon Çatlamasına Karşı Direnç: Ferritik paslanmaz çelikler, deniz veya kimyasal uygulamalar gibi aşındırıcı ortamlarda iyi performans gösterir.
• Manyetizma: Östenitik paslanmaz çeliğin aksine, ferrit manyetiktir—bu özellik, ferrit içeriğini tespit etmek için kullanılabilir.

Ferrit içeriği, paslanmaz çeliğin türüne bağlı olarak dikkatlice dengelenmelidir—ne çok yüksek ne de çok düşük olmalıdır. Düpleks ve süper düpleks paslanmaz çelikler için ferrit içeriği, mukavemeti, tokluğu, korozyon direncini ve kaynaklanabilirliği etkileyen önemli bir ölçüttür.

• Kaynaklanabilirlik: Optimal ferrit içeriği, kaynak sırasında katılaşma çatlakları riskini azaltır, bu da bağlantı bütünlüğünü tehlikeye atabilir.
• Korozyon Direnci: Aşırı ferrit, belirli ortamlarda korozyon direncini azaltabilir.
• Mekanik Özellikler: Daha yüksek ferrit içeriği mukavemeti artırır ancak sünekliği ve tokluğu azaltabilir.

Malzeme kalitesini değerlendirmek için ferrit içeriğinin doğru bir şekilde ölçülmesi esastır. Yaygın yöntemler şunlardır:

• Metalografik Mikroskopi: Mikroskobik incelemeyi içeren, geleneksel ancak zaman alan bir yöntem.
• Manyetik Test: Ferriteskop, ferrit içeriğini tahmin etmek için manyetik geçirgenliği ölçer—saha testi için ideal, hızlı, tahrip edici olmayan bir yöntem.
• X-ışını Kırınımı: Son derece hassas ancak pahalı ve karmaşık.

Çelik üretimi ve kaynakta, ferrit içeriğini tahmin etmek esastır. DeLong Diyagramı, kaynak sırasında ferrit oluşumunu tahmin etmek için krom ve nikel eşdeğerlerini (Cr _eq ve Ni _eq ) kullanır. Faydalı olsa da, bu model kesin değildir—soğuma oranları gibi gerçek koşullar da dikkate alınmalıdır.

Gıda işleme, tıbbi cihazlar ve inşaatta yaygın olarak kullanılan 304 paslanmaz çelik, döküm ve haddeleme formlarında farklı davranır:

• Döküm 304: Katılaşma çatlaklarını önlemek için %8–20 ferrit içerir.
• Hadde 304: Dövme çatlaklarını önlemek için %1–6 ferrit ile tasarlanmıştır; çoğu ferrit, solüsyon tavlamadan sonra çözülür.

Solüsyon tavlama, paslanmaz çeliği 1000°C'nin üzerinde ısıtır, ardından sünekliği ve tokluğu artırmak için hızlı soğutma yapılır. Bu işlem ferrit içeriğini azaltırken, dökme paslanmaz çelik, başlangıç bileşimi nedeniyle daha yüksek seviyelerde ferrit tutar.

Kesin ölçümler için laboratuvarlar, 0,5–1% içinde hassasiyet elde ederek gelişmiş mikroskopi veya yüksek hassasiyetli manyetik cihazlar kullanır. Tavlamadan sonra, 304, 316L, 309 ve 310 gibi östenitik çelikler tipik olarak %2'den az ferrit içerir.

Süper düpleks paslanmaz çelikler, üstün mukavemet, tokluk ve korozyon direnci için ferrit ve östenit fazlarını (%40–60 ferrit) birleştirir. Bu alaşımlar, zorlu ortamlarda talepkar uygulamalar için idealdir.