Paslanmaz Çeliklerin Çözülme İşlemi
Paslanmaz çeliğin neden çözüm sıcaklığı uygulamasına ihtiyaç duyduğunu anlamak için öncelikle bu işlemin amacını, işlevlerini, hangi malzemelerde gerekli olduğunu ve genellikle hangi endüstrilerde kullanıldığını açıklamamız gerekiyor.
Önce işlem hakkında konuşalım. Çözüm sıcaklığı, matris içindeki karbürler, γ’ fazları ve diğer çökeltileri çözünerek homojen bir aşırı doymuş katı çözelti elde etmek amacıyla yapılır. Bu sayede, daha sonraki yaşlandırma sırasında ince dağılmış ve eşit şekilde dağılmış karbürler ile γ’ güçlendirici fazların yeniden çökelmesi kolaylaşır. Aynı zamanda soğuk veya sıcak işlemenin yol açtığı gerilmeler azaltılır ve alaşımın yeniden kristalleşmesi sağlanır. İkinci olarak, uygun bir taneler boyutu elde edilerek alaşımın yüksek sıcaklıklarda süneklik direnci sağlanır. Çözüm sıcaklığı genellikle yaklaşık 980°C ile 1250°C arasında değişir; bu sıcaklık, her bir özel alaşımın fazlarının çökelme ve çözünme davranışlarına ve hizmet koşullarına göre seçilir; böylece ana güçlendirici fazlar için gerekli çökelme koşulları ve uygun bir taneler boyutu sağlanmış olur.
- Genellikle İşlenen Malzemeler
Yaygın malzemeler arasında SUS304, SUS303, SUS316, 1Cr18Ni9, 0Cr19Ni9 gibi austenitik paslanmaz çelikler yer alır. Austenitik paslanmaz çeliklerin yanı sıra, dupleks paslanmaz çelikler ve çökelme yoluyla sertleşen paslanmaz çelikler de—örneğin 630, 17-4 gibi—çözüm sıcaklığı gerektirir. Bunların amaçları büyük ölçüde benzerdir.
- Tedavinin Amacı
Austenitik paslanmaz çelik yaklaşık 1100°C’ye kadar ısıtılarak karbür fazları tamamen veya büyük ölçüde çözünür; böylece karbon austenite çözülür. Ardından hızlı bir şekilde oda sıcaklığına soğutularak karbon aşırı doymuş duruma getirilir (burada karbon zaten stabilize olmuş, krom ile zengin karbürler oluşturmak için kapasitesi ve fırsatı kalmamıştır). Bu ısıtma yöntemi, çözüm sıcaklığı işlemi olarak bilinir.
Çözüm sıcaklığındaki hızlı soğutma, sıradan çelikteki sönümleme işlemine benzer; ancak bu “sönümleme” sıradan çeliğinkinden farklıdır: ilki yumuşatma işlemidir, ikincisi ise sertleştirme (martenzit oluşumu) işlemidir. Ayrıca, sönümleme için kullanılan ısıtma sıcaklıkları istenen sertliğe göre değişir, ancak 1100°C’yi asla aşmaz.
- Uygulama alanı
Hızlı sanayileşmeyle birlikte, çözüm sıcaklığı ısıtma prosesinin kullanımı giderek yaygınlaşmıştır. En sık uygulanan alanlar arasında paslanmaz çelikten derin çekilmiş ve preslenmiş parçalar yer alır. Tipik ürünler arasında vakum termoslar, yemek tabakları, körükler vb. bulunmaktadır. Ayrıca tıp endüstrisinde de kullanılmaktadır. Elbette havacılık, optoelektronik ve denizcilik gibi alanlardaki uygulamalar da çok sayıdadır ve burada ayrıntılı olarak sıralanmamıştır.
- Çözüm Sıcaklığı ile Sönümleme Arasındaki Fark Nedir?
Çözüm sıcaklığı ile sönümleme arasındaki farklar malzeme, süreç ve amaç olmak üzere üç açıdan ayırt edilebilir.
Farklı Malzemeler:
Çözüm sıcaklığı genellikle 304, 316 ve 630 (çökelme yoluyla sertleşen paslanmaz çelik) gibi austenitik paslanmaz çeliklerde uygulanırken, sönümleme ağırlıklı olarak 410, 420 (2Cr13) ve 430 (3Cr13) gibi martenitik ve ferritik paslanmaz çeliklerde kullanılır.
Farklı İşlemler:
Bu konuyu anlamak oldukça basittir. Çözüm sıcaklığı, alaşımın yüksek sıcaklıkta tek faz bölgesine ısıtıldığı, fazların katı çözeltide tamamen çözünmesi için izotermal tutulduğu ve ardından hızlı soğutularak aşırı doymuş bir katı çözelti elde edildiği bir ısıtma işlemidir.
Sönümleme ise çeliğin kritik sıcaklığın üzerinde ısıtıldığı, belirli bir süre tutulup ardından kritik soğutma hızının üzerinde soğutularak esas olarak martenitik bir dengesiz mikro yapı elde edildiği bir ısıtma işlemidir.
Farklı Amaçlar:
Daha önce de belirtildiği gibi, çözüm sıcaklığı austenitik paslanmaz çeliğin matris yapısını değiştirmek için yapılırken, sönümleme ise sertliği ve mukavemeti artırmak için kullanılan bir işlemdir.
