Bu yazıda
420 ailesinde neden birden fazla EN kalitesi vardır?
420 adıyla ilişkilendirilen 1.4021, 1.4028 ve 1.4034, birbirinden ayrı EN kaliteleridir. X20Cr13, X30Cr13 ve X46Cr13 çelik adları farklı karbon düzeylerine işaret eder. Üçü de uygun ısıl işlemle sertleştirilebilen martenzitik paslanmazlar arasında yer alır; ancak aynı ısıl işlem sonucunu veya aynı mekanik dengeyi temsil etmez.
Örneğin bir milde yük taşıyan gövdeyle yatak yüzeyleri bulunur. Kesici parçada ise ince bir kenar kuvveti küçük bir temas bölgesine aktarır. Karbon düzeyindeki farklar, ısıl işlemden sonra bu görevlerde kullanılabilecek sertlik ve tokluk dengesini etkiler. Üç EN kalitesinin ayrı adlara sahip olması bu üretim farkıyla ilişkilidir.
Karbon artışı malzemenin hangi yönünü değiştirir?
Karbon miktarı, uygun sertleştirme sonrasında ulaşılabilecek sertlik ve aşınma davranışı üzerinde etkilidir. Daha yüksek karbonlu bir seçenek, kenarın biçimini korumasının önemli olduğu uygulamalarda anlam kazanabilir. Bununla birlikte sertlik artışı bütün mekanik özelliklerin aynı yönde geliştiği anlamına gelmez. Darbeye karşı davranış, kesit ve son ısıl işlem bu tablonun başka parçalarıdır.
1.4021 / X20Cr13 daha düşük karbonlu seçenektir; X30Cr13 ve X46Cr13 adları karbonun arttığı diğer iki kaliteyi tanımlar. Sertlik hedefinin yükseldiği kenar ve temas yüzeylerinde bu artış önem kazanabilir. Üçünde de ana geometrinin tavlı durumda hazırlanması ve son özelliklerin sonraki ısıl işlemle kazandırılması mümkün bir üretim yoludur.
| EN kalitesi | Çelik adı | Öne çıkan ayrım |
|---|---|---|
| 1.4021 | X20Cr13 | Üç seçenek içinde daha düşük karbon |
| 1.4028 | X30Cr13 | 1.4021’den daha yüksek karbon düzeyi |
| 1.4034 | X46Cr13 | Üç seçenek içinde daha yüksek karbon |
Tavlı başlangıç ve son ısıl işlem
Tavlı durumda malzemenin kesilmesi ve işlenmesi, sertleştirilmiş duruma göre farklı koşullarda gerçekleşir. Üretimde önce kaba geometri oluşturulup son özellikler daha sonraki ısıl işlemle kazandırılabilir. Sertleştirme ve menevişleme, sertlik ile tokluk arasındaki ilişkinin düzenlendiği aşamalardır. Tek başına kalite adı, bitmiş parçanın hangi mekanik durumda olacağını söylemez.
Isıl işlem sırasında ölçü değişimi ve yüzeyde oksit oluşumu görülebilir. Bu yüzden son çapı taşlanacak bir milde veya hassas kesici yüzeyde önceki işlemlerde pay bırakılır. Son taşlama bu payı kaldırarak parçaya hem ölçüsünü hem çalışacak yüzeyini kazandırır. İşleme payının üretimdeki görevi bu sonraki aşamaya alan sağlamaktır.
Mil, mekanik parça ve kesici yüzeyler
1.4021, mekanik yük taşıyan ve belirli bir korozyon direncine ihtiyaç duyan parçalarda değerlendirilen seçeneklerdendir. Daha yüksek karbonlu varyantlar ise kesici ve aşınmaya çalışan yüzeylerde farklı bir yer bulabilir. Parçanın kenar geometrisi, temas alanı ve yükün biçimi, malzemenin sertliğinin kullanımda nasıl anlam kazanacağını etkiler.
Kesici bir kenarda malzemenin sertliği kadar kenarın kalınlığı ve gövde tarafından nasıl desteklendiği de önemlidir. Geniş bir kayma yüzeyinde ise temas alanı ve yüzey düzgünlüğü öne çıkar. 440C, daha farklı karbon ve karbür yapısıyla bu uygulamalarda kullanılan başka bir paslanmaz seçeneğidir.
Kaynak ve biçim verme açısından üretim farkı
420 kalitelerinde sertleşebilme özelliği, kaynak sırasında da önem kazanır. Birleşim çevresinin ısınıp soğuması yerel yapıyı ve sertliği etkileyebilir. Bu yüzden 304L gibi yaygın kaynaklı imalat kalitelerinin uygulama yaklaşımı, martenzitik 420 grubuna doğrudan taşınmaz. Karbon düzeyi ve malzemenin başlangıç durumu bu farkın parçalarıdır.
Biçim verme genellikle daha yumuşak başlangıçta yapılır. Sac taslağın bükülmesi, deliklerin hazırlanması ve ana geometrinin işlenmesi daha sonra sertleştirilecek parçayı oluşturabilir. Kaynak varsa birleşim çevresinin ısınma-soğuma düzeni de bu sıraya katılır. Son mekanik özellikler, üretimin ısıl işlem aşamasında gelişir.
Son yüzey ve korozyon davranışı
Martenzitik paslanmazlarda korozyon direnci yalnız krom miktarıyla açıklanmaz. Isıl işlem, oluşan yapı ve son yüzey durumu da etkilidir. İşlenmiş veya taşlanmış bir yüzeyde kalan kalıntılar, ısıl işlem oksitleri ve sıvı tutan bölgeler malzemenin ortamla temasını değiştirebilir. Temiz ve uygun hazırlanmış yüzey, mekanik özelliklerle birlikte bitmiş parçanın işlevine katkı sağlar.
Temiz ve düzgün yüzey, özellikle sıvıyla temas eden mekanik parçalarda önemlidir. Taşlama kalıntıları, ısıl işlem oksitleri veya dar bir birleşimde biriken sıvı yüzey koşullarını değiştirebilir. Bu nedenle 420 parçada sertleştirme ve hassas işlemenin ardından yüzeyin hazırlanması, tamamlanmış bileşenin üretiminde son adımlardan biridir.
420F / 1.4029 neyle ayrılır?
420F / 1.4029, kükürt katkısıyla işlenebilirliği artırılmış martenzitik bir paslanmazdır. Karbon aralığı, 1.4021 ve 1.4028 gibi 420 tanımlarıyla aynı değildir. Küçük miller, vana parçaları ve bağlantı elemanlarında kullanılır. Kükürdün işlenebilirliğe katkısı, korozyon ve yüzey beklentilerinin ayrıca değerlendirilmesi gerektiğini de açıklar.
+QT850 gibi bir teslim koşulu belirtilen mekanik tablo, sertleştirilip temperlenmiş ürünü anlatır. Aynı değerlerin tavlanmış bir çubukta beklenmesi doğru olmaz. Bu nedenle 420F sayfasında mekanik aralıklar, ürün boyutu ve teslim koşuluyla birlikte gösterilir.
420 ailesindeki diğer EN tanımları
1.4031 / X39Cr13 ve 1.4037 / X65Cr13, farklı karbon aralıklarına sahip martenzitik paslanmazlardır. 1.4035 / X46CrS13 ise karbonun yanında kükürt aralığıyla da ayrılır. Bunlar 420 adının rastgele farklı yazılışları değildir. Korozyona dayanıklı çelikler için yayımlanan EN 10088-3 tablosunda yer almaları, bıçak veya takım benzeri bir parçadaki kullanımın tek başına malzeme sınıfını belirlemediğini de gösterir.
Aşağıdaki aralıklar EN 10088-3:2023 tanımlarına dayanan kimyasal farkları özetler; sertlik tablosu değildir. Daha yüksek karbon, uygun ısıl işlemden sonra daha yüksek sertlik potansiyeli sağlayabilir. Buna rağmen tavlanmış ürünün sertliği ile sertleştirilmiş parçanın değeri aynı olmaz; yalnız karbon oranından kesin bir HRC değeri hesaplanamaz.
| EN tanımı | Karbon | Kükürt üst sınırı / aralığı |
|---|---|---|
| 1.4031 — X39Cr13 | %0,36–0,42 | ≤ %0,030 |
| 1.4034 — X46Cr13 | %0,43–0,50 | ≤ %0,030 |
| 1.4035 — X46CrS13 | %0,43–0,50 | %0,15–0,35 |
| 1.4037 — X65Cr13 | %0,58–0,70 | ≤ %0,015 |