Yüksek Alaşimli Çeliklerin Kaynaği

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 kim*yasal 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 so*nucu 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 aus*tenitik 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; bu*nunla 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 kim*yasal 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 ar*tar 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 kay*nak 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 edi*lebilir (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 Ge*nellikle 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 vanad*yumla 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 durum*larda 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 sapta*nabilir
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 had*delemeyle 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