Bugün öğrendim ki: - Ferritik veya 400 serisi olarak adlandırılan, çoğu paslanmaz çelik alaşımının aksine manyetik olan bir paslanmaz çelik alaşım sınıfı vardır.
Yüksek krom, düşük karbonlu paslanmaz çelik tipi
Feritik paslanmaz çelikler [2][3], vücut merkezli kübik (BCC) kristal yapısına sahip ve temel olarak demir ve kromdan oluşan bir paslanmaz çelik ailesidir [4]. Manyetik, ısıl işlemle sertleştirilemeyen ve gerilme-korozyon çatlaması (SCC) direncine mükemmel özellik gösteren yapıları ile karakterizedir. Feritik paslanmaz çelik alaşımları, SAE çelik sınıflandırması numaralandırma sisteminde 400 serisi paslanmaz çelikler arasında yer alır. Otomatik paslanmaz çeliklere kıyasla, soğuk işleme ile sertleştirme özellikleri daha az gelişmiş olup kaynaklanabilirlikleri daha düşüktür, ancak daha düşük nikel içeriği nedeniyle daha maliyet etkindir.
Kanada doğumlu mühendis Frederick Mark Becket (1875-1942), Union Carbide'de 1912 civarında feritik paslanmaz çelikleri endüstriyel hale getirdi. "Metal üretiminde indirgeme maddesi olarak karbon yerine silisyum kullanımıyla, düşük karbonlu ferro alaşımlar ve belirli çelikler pratiğe dökülebilir hale geldi" [5]. 25-27% Krom içeren bir demir alaşımı keşfetti ve bu, "ısıya dayanıklı paslanmaz çelik olarak bilinen yüksek kromlu alaşımların ilkiydi" [6].
Feritik paslanmaz çelikler erken keşfedilmesine rağmen, gelişimleri için koşullar ancak 1980'lerde oluştu:
Çelik üretim aşamasında çok düşük karbon seviyeleri elde edilebildi.
Kaynaklanabilir kaliteler geliştirildi.
Termo-mekanik işleme, derin çekme sırasında homojen olmayan deformasyona ve dokulu yüzeylere yol açan "ipliklenme" ve "çentiklenme" sorunlarını çözdü.
Son kullanıcı pazarları (ev aletleri pazarı gibi), nikel fiyatlarında büyük dalgalanmalar yaşandığı bir dönemde, daha ucuz ve fiyat istikrarına sahip kaliteler talep ediyordu [7]. Feritik paslanmaz çelik sınıfları, mutfak eşyaları gibi bazı uygulamalar için çekici hale geldi [8].
Paslanmaz çelik olarak nitelendirilebilmek için Fe bazlı alaşımlar en az %10,5 Cr içermelidir.
Demir-krom faz diyagramı, sıvı fazdan soğutulurken yaklaşık %13 Cr'ye kadar, çeliğin feritik α fazdan otomatik γ fazına ve geri α fazına doğru ardışık dönüşümler geçirdiğini göstermektedir. Bazı karbon mevcut olduğunda ve soğutma hızlı gerçekleştiğinde, bazı otomatikler martensit'e dönüşür. Sertleştirme veya tavlama işlemi, martensit yapısını ferrit ve karbürlere dönüştürür.
Yaklaşık %17 Cr'nin üzerinde, çelik tüm sıcaklıklarda feritik bir yapıya sahip olur.
%25 Cr'nin üzerinde, sigma fazı nispeten uzun süre sıcaklıkta görünebilir ve oda sıcaklığında kırılganlığa neden olabilir.
Tip 409 daha düşük krom içeriğine sahiptir ve esas olarak otomotiv egzos sistemlerinde kullanılır.
Tip 430, mutfak aletlerinde ve genel amaçlı uygulamalarda en yaygın feritik kalitedir.
Tip 439, daha düşük karbon içeriğine ve karbür çökmesini önlemek için titanyum eklenmiştir.
Tip 444, geliştirilmiş korozyon direnci için molibden içerir.
Paslanmaz çeliklerin aşındırma korozyon direnci, aşındırma direnci eşdeğer sayısı (PREN) ile tahmin edilir.
PREN = %Cr + %Mo'nun 3.3 katı + %N'nin 16 katı
Burada Cr, Mo ve N sırasıyla çelik içindeki krom, molibden ve azot ağırlık yüzdelerini temsil eder.
Nikel, aşındırma korozyon direncinde herhangi bir rol oynamaz, bu nedenle feritik paslanmaz çelikler, otomatik kaliteler kadar bu tür korozyona dayanıklı olabilir.
Ayrıca, feritik kaliteler gerilme korozyon çatlaması (SCC) direncine oldukça iyidir.
Feritik paslanmaz çelikler, düşük sıcaklıklarda tokluklarını azaltan bir sünek-kırılgan geçiş sıcaklığına (DBTT) sahiptir [9]. Ayrıca, 250 ila 550 °C (480 ila 1.020 °F) aralığında ısıtıldıklarında kırılganlaşmaya ve plastiklik kaybına neden olan 475 °C kırılganlığına da eğilimlidirler. Feritik paslanmaz çelikler, 500 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda düşük sürünme mukavemetine sahiptir [10].
Feritik paslanmaz çelikler manyetiktir. Otomatik paslanmaz çeliklere kıyasla, ısı değiştiriciler gibi uygulamalar için bir artı olan daha iyi bir ısı iletkenliğine sahiptirler. Karbon çeliği ile benzer olan termal genleşme katsayısı, karbon çelikleri ile kaynak yapmayı kolaylaştırır.